Fysik af kondenseret stof

Condensed matter physics (af engelsk  condensed matter physics ) er et fysikområde , der studerer stofs (materie) makroskopiske og mikroskopiske egenskaber. Dette gælder især "kondenserede" faser, som opstår, når antallet af komponenter (atomer, molekyler, kvasipartikler ), der udgør stoffet i systemet, er ekstremt stort, og vekselvirkningerne mellem komponenterne er stærk. De mest kendte eksempler på kondenserede faser er faste stoffer og væsker, som opstår fra interaktioner mellem atomer. Fysik af kondenseret stof søger at forstå og forudsige adfærden af ​​disse faser ved hjælp af fysiske love . De omfatter især lovene for kvantemekanik , elektromagnetisme og statistisk mekanik .

Ud over faste og flydende faser er der mere eksotiske kondenserede faser såsom den superledende fase, der findes i nogle materialer ved lav temperatur , ferromagnetiske og antiferromagnetiske faser, bestående af elektronspind af atomer i krystalgitter , og Bose -Einstein-kondensat , opdaget i ultrakolde atomsystemer. Studiet af det kondenserede stofs fysik omfatter måling af forskellige materialeegenskaber ved hjælp af eksperimentelle sonder samt brugen af ​​teoretiske fysikmetoder til at udvikle matematiske modeller , der hjælper med at forstå systemernes fysiske opførsel .

Forskellige grene af fysikken såsom krystallografi , metallurgi , elasticitetsteori , magnetisme og så videre blev behandlet som separate felter indtil 1940'erne, hvor de blev grupperet sammen under navnet faststoffysik . Omkring 1960'erne blev undersøgelsen af ​​væskers fysiske egenskaber føjet til denne liste, og denne gren af ​​fysikken begyndte at blive kaldt for kondenseret stofs fysik [1] .

Titel, mål og mål

Omkring 1960'erne begyndte forskellige sektioner af faststoffysik og sektioner afsat til væskers fysiske egenskaber at blive adskilt i en stor sektion af kondenseret stoffysik på grund af udbredelsen af ​​generelle teoretiske tilgange til sådanne medier [2] . Ifølge fysikeren Philip Warren Anderson blev udtrykket populært af ham i USA, da han ændrede navnet på sin gruppe ved Cavendish Laboratories fra solid state- teori til teori om kondenseret stof i 1967 [3] [4] fordi de mente, at det ikke var det . udelukker deres interesser i studiet af væsker, nukleart stof [5] . Navnet "kondenseret stof" har eksisteret i Europa i flere år, især i form af et tidsskrift udgivet af Springer-Verlag på engelsk, fransk og tysk under titlen " Physics of Condensed Matter " siden 1963 [6] . Finansieringsbetingelserne og koldkrigspolitikken i 1960'erne og 1970'erne var også faktorer, der fik nogle fysikere til at foretrække navnet "kondenseret stoffysik", som fremhævede de generelle videnskabelige problemer, som fysikere står over for, når de studerer faste stoffer, væsker og andre komplekse stoffer, sammenlignet med til "faststoffysik", som ofte forbindes med industriel anvendelse af metaller og halvledere [7] . Bell Telephone Laboratories var et af de første institutter, der gennemførte et forskningsprogram inden for kondenseret stofs fysik [8] .

Referencer til den "kondenserede" tilstand kan spores tilbage til tidligere kilder. For eksempel foreslog Yakov Frenkel i introduktionen til sin bog fra 1943 The Kinetic Theory of Liquids, at "Den kinetiske teori om væsker skulle være en generalisering og udvidelse af den kinetiske teori om faste stoffer. Faktisk ville det være mere korrekt at kombinere dem under ét navn for kondenserede kroppe” [9] .

De mange forskellige systemer og fænomener, der er tilgængelige for undersøgelse, gør det kondenserede stofs fysik til det mest aktive felt i moderne fysik: en tredjedel af alle amerikanske fysikere identificerer sig selv som fysikere af kondenseret stof [10] , og Division of Condensed Matter Physics  er den største afdeling i American Physical Society [11] . Området er tæt knyttet til kemi , materialevidenskab og nanoteknologi samt atomfysik og biofysik . Teoretisk kondenseret stoffysik bruger vigtige begreber og metoder inden for elementærpartikelfysik og kernefysik [12] . I fysikken om den fortættede materiens tilstand indtager begrebet kvasipartikler , som elementære excitationer af mediet, en central plads. Derfor betragter de også en alternativ definition af stoffets kondenserede tilstand som "et ensemble af partikler, hvis volumen, under givne ydre betingelser, udelukkende bestemmes af kræfterne i samspil mellem partikler" [13] .

Omfanget af det kondenserede stofs fysiks interesser tyder på, at dets opgave er at forklare hele den materielle verden omkring, det vil sige at finde en forklaring på de strukturelle og elektroniske egenskaber af faste materialer og væsker [14] . Teorien er nødvendig for at afsløre sammenhængen mellem mikroskopiske modeller og makroskopiske manifestationer af de undersøgte fænomener i kondenserede medier [15] . Walter Kohn , en af ​​skaberne af teorien for kvantemekaniske beregninger af faste stoffer, sagde i slutningen af ​​90'erne af det XX århundrede [2] :

I løbet af dette århundrede har det kondenserede stofs fysik gennemgået en spektakulær udvikling, ofte med revolutionerende fremskridt på tre indbyrdes forbundne områder: nye eksperimentelle opdagelser og måleteknikker; kontrol af materialers sammensætning og atomare konfigurationer; nye teoretiske begreber og metoder. Kort og tydeligt beskrive denne udvikling ekstremt vanskelig på grund af den ekstraordinære mangfoldighed af PCS og mange relationer.

Originaltekst  (engelsk)[ Visskjule] I løbet af dette århundrede har det kondenserede stofs fysik haft en spektakulær udvikling, ofte ved revolutionære trin, i tre sammenflettede henseender: nye eksperimentelle opdagelser og måleteknikker; kontrol af materialers sammensætning og atomare konfigurationer; og nye teoretiske begreber og teknikker. At give en kort og læsbar beskrivelse af denne udvikling er uhyre vanskelig på grund af CMP's ekstraordinære mangfoldighed og mange sammenkoblinger.

Historie

Klassisk fysik

En af de første forskere af materiens kondenserede tilstand var den engelske kemiker Humphrey Davy , som arbejdede i de første årtier af det 19. århundrede. Davy bemærkede, at af de 40 kemiske grundstoffer kendt på det tidspunkt, havde seksogtyve metalliske egenskaber, såsom glans , plasticitet og høj elektrisk og termisk ledningsevne [16] . Dette indikerede, at atomerne i John Daltons atomteori ikke var udelelige, som videnskabsmanden hævdede, men havde en indre struktur. Davy argumenterede også for, at grundstoffer, der dengang blev betragtet som gasser, såsom nitrogen og brint , kunne gøres flydende under passende forhold og derefter opføre sig som metaller [17] [18] [K 1] .

I 1823 forvandlede Michael Faraday , dengang assistent i Davys laboratorium, med succes klor og begyndte at gøre alle kendte gasformige grundstoffer flydende undtagen nitrogen, brint og oxygen [16] . Kort derefter, i 1869, studerede den irske kemiker Thomas Andrews faseovergangen fra væske til gas og opfandt udtrykket kritisk punkt for at beskrive den tilstand, hvor gas og væske ikke kunne skelnes som faser [19] , og den hollandske fysiker Johannes van der Waals indført et teoretisk grundlag, der gjorde det muligt at forudsige kritisk adfærd baseret på målinger ved meget højere temperaturer [20] :35–38 . I 1908 var James Dewar og Heike Kamerling-Onnes med succes at gøre brint og den nyopdagede gas, helium [21] flydende .

Paul Drude foreslog i 1900 den første teoretiske model for en klassisk elektron , der bevæger sig i et metal [12] . Drude-modellen beskrev egenskaberne af metaller i form af en gas af frie elektroner og var den første mikroskopiske model til at forklare empiriske observationer såsom Wiedemann-Franz-loven [22] [23] :27–29 . På trods af succesen med Drude-frielektronmodellen havde den et bemærkelsesværdigt problem: den kunne ikke korrekt forklare det elektroniske bidrag til den specifikke varme , metallers magnetiske egenskaber og temperaturafhængigheden af ​​resistivitet ved lave temperaturer [24] : 366-368 .

I 1911, tre år efter den første fortætning af helium, opdagede Onnes, der arbejdede ved universitetet i Leiden, kviksølvs superledningsevne , da han observerede, hvordan dets elektriske resistivitet forsvandt ved temperaturer under en vis værdi [25] . Dette fænomen overraskede datidens bedste teoretiske fysikere, det forblev uforklarligt i flere årtier [26] . Albert Einstein sagde i 1922 med hensyn til moderne teorier om superledning, at "med vores vidtrækkende uvidenhed om sammensatte systemers kvantemekanik er vi meget langt fra at være i stand til at komponere en teori ud fra disse vage ideer" [27] .

Fremkomsten af ​​kvantemekanik

Den klassiske Drude-model blev udvidet af Wolfgang Pauli , Arnold Sommerfeld , Felix Bloch og andre fysikere. Pauli indså, at frie elektroner i et metal skal adlyde Fermi-Dirac-statistikker . Ved hjælp af denne idé udviklede han teorien om elektrongasparamagnetisme i 1926 . Kort efter indarbejdede Sommerfeld Fermi-Dirac-statistikken i den frie elektronmodel og fik en mere præcis forklaring på varmekapaciteten. To år senere brugte Bloch kvantemekanik til at beskrive en elektrons bevægelse i et periodisk gitter [24] :366–368 . Matematikken for krystalstrukturer udviklet af Auguste Bravais , Evgraf Fedorov og andre blev brugt til at klassificere krystaller efter deres symmetrigrupper , og tabeller over krystalstrukturer var grundlaget for International Tables of Crystallography -serien af ​​samlinger , som først blev udgivet i 1935. Båndstrukturberegninger blev først brugt i 1930 til at forudsige egenskaberne af nye materialer, og i 1947 udviklede John Bardeen , Walter Brattain og William Shockley den første halvledertransistor , der varslede en revolution inden for elektronik [12] .

I 1879 opdagede Edwin Herbert Hall , der arbejdede ved Johns Hopkins University , den spænding, der opstår i ledere i retningen på tværs af både den elektriske strøm og det magnetiske felt vinkelret på strømmen [28] . Dette fænomen, på grund af arten af ​​ladningsbærerne i en leder, kom til at blive kaldt Hall-effekten , men det blev ikke ordentligt forklaret dengang, da elektronen først blev opdaget eksperimentelt 18 år senere. Efter fremkomsten af ​​kvantemekanikken udviklede Lev Landau Landaus kvantiseringsteori i 1930 og lagde grundlaget for en teoretisk forklaring af kvante Hall-effekten , opdaget et halvt århundrede senere [29] :458–460 [30] .

Magnetisme som en egenskab ved stof har været kendt i Kina siden 4000 f.Kr. e. [31] :1–2 De første moderne studier af magnetisme begyndte dog ikke før udviklingen af ​​elektrodynamik af Faraday, Maxwell og andre i det 19. århundrede , som inkluderede klassificeringen af ​​materialer som ferromagnetiske , paramagnetiske og diamagnetiske baseret på deres reaktion på et magnetfelt [32] . Pierre Curie undersøgte magnetiseringens afhængighed af temperatur og opdagede punktfaseovergangen i ferromagnetiske materialer opkaldt efter ham. I 1906 introducerede Pierre Weiss begrebet magnetiske domæner for at forklare ferromagneters grundlæggende egenskaber [33] :9 . Det første forsøg på en mikroskopisk beskrivelse af magnetisme blev lavet af Wilhelm Lenz og Ernst Ising ved hjælp af Ising-modellen , som beskrev magnetiske materialer som bestående af et periodisk gitter af spin , der tilsammen blev magnetiseret. Præcise løsninger af Ising-modellen viste, at spontan magnetisering ikke kan forekomme i én dimension, men er mulig i flerdimensionelle gitter. Yderligere forskning, især Blochs arbejde om spinbølger og Neel om antiferromagnetisme , førte til udviklingen af ​​nye magnetiske materialer til hukommelse på magnetiske medier [31] :36–38,g48 .

Moderne mange-krops fysik

Sommerfeld-modellen og spin-modeller af ferromagnetisme illustrerer den vellykkede anvendelse af kvantemekanik på problemer med kondenseret stof i 1930'erne. Der var dog stadig flere uløste problemer, især beskrivelsen af ​​superledning og Kondo-effekten [35] . Efter Anden Verdenskrig blev flere ideer fra kvantefeltteorien anvendt på problemer med kondenseret stof. Disse omfattede opdagelsen af ​​kollektive excitationsmåder i faste stoffer kaldet kvasipartikler . Den russiske fysiker Lev Landau brugte ideen om Fermi-væsketeorien, han skabte , hvor lavenergiegenskaberne ved interagerende fermioniske systemer blev givet i form af Landau kvasipartikler. Landau udviklede også en middelfeltteori for kontinuerlige faseovergange, hvor ordnede faser beskrives som spontant symmetribrud . Teorien introducerede også begrebet en ordensparameter for at skelne mellem ordnede faser. Som et resultat udviklede John Bardeen , Leon Cooper og John Schrieffer i 1965 den såkaldte BCS-teori om superledning, baseret på opdagelsen af, at en vilkårlig lille tiltrækning mellem to elektroner med modsatte spin, båret af gitterfononer, kan føre til udseendet af en bundet tilstand kaldet Cooper-par [36] .

Studiet af faseovergangen og den kritiske adfærd af parametre, kaldet kritiske fænomener , var et stort interesseområde i 1960'erne [38] . Leo Kadanov , Benjamin Widom og Michael Fisher udviklede Widoms ideer om kritiske eksponenter og skalering. Disse ideer blev kombineret af Kenneth G. Wilson i 1972 under renormaliseringsgruppen formalisme i forbindelse med kvantefeltteori [39] . Renormaliseringsgruppen er formuleret i sammenhæng med den såkaldte Kadanoff-mekanisme, som svarer til muligheden for en ækvivalent beskrivelse af egenskaberne af en makroskopisk prøve i nærheden af ​​faseovergangspunktet ved hjælp af en sekvens af forskellige mikroskopiske modeller, der er indbyrdes forbundet ved transformation. ændringen i værdien af ​​den "elementære" mikroskopiske skala (for eksempel krystalgitterkonstanten) med en samtidig passende ændringsinteraktionskonstanter [40] .

Kvante-Hall-effekten blev opdaget af Klaus von Klitzing i 1980, da han opdagede, at Hall-ledningsevnen i et todimensionelt ledende system er et heltal af den fundamentale konstant (se figur). Effekten afhænger ikke af sådanne parametre som systemets størrelse og tilstedeværelsen af ​​urenheder [37] . I 1981 foreslog Robert Laughlin en teori til at forklare den uforudsete nøjagtighed af Hall-plateauerne. Det antydede, at Hall-konduktiviteten kan karakteriseres i form af en topologisk invariant kaldet Zheng-tallet [41] :69, 74 . Kort efter, i 1982, observerede Horst Stormer og Daniel Tsui en fraktioneret kvante Hall-effekt , hvor ledningsevnen var et rationelt multiplum af en konstant . Laughlin indså i 1983, at dette er en konsekvens af kvasipartikel-interaktionen i Hall-tilstande og fandt en løsning ved hjælp af variationsmetoden , senere kaldet Laughlin-bølgefunktionen [42] .

I 1986 opdagede Karl Müller og Johannes Bednorz den første højtemperatur-superleder  , et materiale, der var superledende ved temperaturer op til 50 Kelvin . Det viste sig, at højtemperatur-superledere er eksempler på stærkt korrelerede materialer, hvor elektron-elektron-interaktioner spiller en vigtig rolle [43] .

Teori

Teoretisk fysik af kondenseret stof involverer brugen af ​​teoretiske modeller til at forstå egenskaberne af stoftilstande. Disse omfatter modeller til at studere de elektroniske egenskaber af faste stoffer, såsom Drude-modellen , båndteori og tæthedsfunktionel teori . Teoretiske modeller er også blevet udviklet til at studere fysikken i faseovergange , såsom Ginzburg-Landau-teorien , kritiske eksponenter og brugen af ​​matematiske metoder for kvantefeltteori og renormaliseringsgruppen . Moderne teoretisk forskning omfatter brugen af ​​numeriske beregninger af elektronisk struktur og matematiske værktøjer til at forstå sådanne fænomener som høj-temperatur superledning , topologiske faser og gauge symmetrier [44] [45] [46] .

Symmetri og dens overtrædelse

Symmetri er et vigtigt aspekt af enhver fysisk teori, og ofte, selv uden at kende et detaljeret billede af et fænomen, giver det os mulighed for at drage nogle konstruktive konklusioner. De fleste nøjagtige udsagn i fysik følger af systemets symmetriegenskaber [47] . Et almindeligt eksempel er de krystallografiske punktsymmetrigrupper af faste stoffer og deres forhold til den elektroniske båndstruktur [48] .

I nogle materiens tilstande observeres symmetribrud , når de tilsvarende fysiklove har brudt symmetrien . Et typisk eksempel er krystallinske faste stoffer , som bryder kontinuerlig translationel symmetri . Andre eksempler omfatter magnetiserede ferromagneter , som bryder rotationssymmetri , og mere eksotiske tilstande, såsom BCS-superlederens jordtilstand , som bryder U (1) rotationssymmetri [49] [50] .

Goldstone-sætningen i kvantefeltteorien siger, at i et system med brudt kontinuerlig symmetri kan excitationer af vilkårlig lav energi, kaldet Goldstone - bosoner , eksistere. For eksempel svarer de i krystallinske faste stoffer til fononer , som er kvantificerede versioner af vibrationer af krystalgitteret [51] .

Elektronisk teori om faste stoffer

Historisk har den metalliske tilstand været en vigtig byggesten til at studere faste stoffers egenskaber. Den første teoretiske beskrivelse af metaller blev givet af Paul Drude i 1900 med Drude-modellen , som forklarede de elektriske og termiske egenskaber ved at beskrive metallet som en ideel gas af nyopdagede elektroner . Han var i stand til at udlede den empiriske Wiedemann-Franz lov og opnå resultater, der er i tæt overensstemmelse med eksperimenter [23] :90–91 . Arnold Sommerfeld forbedrede denne klassiske model ved at inkludere elektronstatistik og var i stand til at forklare den unormale opførsel af den specifikke varme af metaller i Wiedemann-Franz lov [23] :101-103 . I 1912 blev strukturen af ​​krystallinske faste stoffer undersøgt af Max von Laue og Paul Knipping, da de observerede røntgenmønsteret af krystaller og konkluderede, at krystaller har en atomstruktur i form af periodiske gitter [23] :48 [52] . I 1928 præsenterede den schweiziske fysiker Felix Bloch en løsning på Schrödinger-ligningen med et periodisk potentiale, kaldet Bloch-bølgen [53] .

Bestemmelse af metallers elektroniske egenskaber ved at finde multipartikelbølgefunktionen er generelt en beregningsmæssigt vanskelig opgave, og derfor skal omtrentlige metoder bruges til at lave meningsfulde forudsigelser [54] . Thomas-Fermi-teorien , udviklet i 1920'erne, blev brugt til at estimere systemets energi og elektrontæthed ved at behandle den lokale elektrontæthed som en variationsparameter . Senere, i 1930'erne, udviklede Douglas Hartree , Vladimir Fock og John Slater den såkaldte Hartree-Fock-metode for at forbedre Thomas-Fermi-modellen. Hartree-Fock-metoden tog højde for udvekslingsstatistikken for enkeltpartikelelektronbølgefunktioner. Generelt er det meget vanskeligt at løse Hartree-Fock-ligningen. Kun tilfældet med en fri elektrongas har en nøjagtig løsning [55] :330–337 . Endelig, i 1964-65, foreslog Walter Cohn , Pierre Hohenberg og Lou Je Cham tæthedsfunktionsteorien , som gav realistiske beskrivelser af metallers bulk- og overfladeegenskaber. Densitetsfunktionsteori har været meget brugt siden 1970'erne til at beregne båndstrukturen af ​​forskellige faste stoffer [54] . For at studere mange-partikel-effekterne af elektron-elektron-interaktion bruges bedre overensstemmelse med eksperimentet med forbudte bånd af halvledere og exciterede tilstande, metoderne for mange-partikel Greens funktioner og dens tilnærmelser, for eksempel GW-tilnærmelsen [56 ] , Bethe-Salpeter-ligningen [57] .

Voksende beregningsevner og fremskridt inden for numeriske metoder, som i stigende grad tiltrækkes af maskinlæringsalgoritmer , gør det muligt at gå fra den eksperimentelle metode til at opdage nye materialer til at forudsige de strukturelle og andre egenskaber af nye forbindelser, især nye databaser bliver oprettet for millioner af kemiske forbindelser og krystaller: Materials Project [58] , Open Quantum Materials Database [59] , Automatic Flow for Materials Discovery [60] ; og todimensionelle materialer: C2DB [61] , 2DMatPedia [62] . Moderne gratis og kommercielle pakker til beregning af elektronisk struktur ud fra første principper er kendetegnet ved brugen af ​​parallel computing , som bruges i grafikprocessorer . Blandt de mest brugte programmer er Abinit [63] , VASP [64] , WIEN2k [65] , Quantum ESPRESSO [66] .

Faseovergang

Faseovergang refererer til en ændring i fasen af ​​et system, der er forårsaget af en ændring i en ekstern parameter såsom temperatur . Den klassiske faseovergang sker ved en endelig temperatur, når systemets rækkefølge ødelægges. For eksempel, når is smelter og bliver til vand, ødelægges den ordnede krystalstruktur. Kvantefaseovergange har temperatur ved det absolutte nulpunkt og bruger ikke-termiske parametre til at styre faseovergangen, såsom tryk eller magnetfelt, når orden ødelægges af kvanteudsving , der stammer fra Heisenbergs usikkerhedsprincip . Her refererer forskellige kvantefaser af systemet til forskellige grundtilstande af den Hamiltonske matrix. Forståelse af adfærden af ​​en kvantefaseovergang er vigtig i de komplekse problemer med at forklare egenskaberne af sjældne jordarters magnetiske isolatorer, højtemperatur-superledere og andre stoffer [67] .

Der er to klasser af faseovergange: førsteordens overgange og andenordens eller kontinuerlige overgange . For en kontinuerlig overgang eksisterer de to involverede faser ikke side om side ved overgangstemperaturen, også kaldet det kritiske punkt . Nær det kritiske punkt gennemgår systemer en kritisk adfærd, hvor nogle af deres egenskaber, såsom korrelationslængde, specifik varme og magnetisk modtagelighed , divergerer eksponentielt [67] . Disse kritiske fænomener udgør et alvorligt problem for fysikere, fordi de sædvanlige makroskopiske love ikke længere gælder på dette område, og nye ideer og metoder skal dukke op for at finde de love, der beskriver systemet [68] :75 .

Den enkleste teori, der kan beskrive kontinuerlige faseovergange, er Ginzburg-Landau teorien , som opererer i den såkaldte middelfelttilnærmelse . Den forklarer dog kun tilnærmelsesvist den kontinuerlige faseovergang for ferroelektriske stoffer og type I superledere, som involverer mikroskopiske vekselvirkninger på store afstande. For andre typer systemer, der inkluderer tætte interaktioner nær det kritiske punkt, er der behov for en forbedret teori [69] :8–11 .

Nær det kritiske punkt forekommer fluktuationer i en lang række skalaer, mens karakteristikken for hele systemet er skala-invariant. Renormaliseringsgruppemetoder udligner konsekvent de korteste svingninger i trin, og sparer deres indflydelse til næste trin. På denne måde er det muligt systematisk at undersøge ændringer i det fysiske system, betragtet i forskellige skalaer. Disse metoder yder sammen med kraftfulde computersimuleringer et stort bidrag til forklaringen af ​​kritiske fænomener forbundet med kontinuerlige faseovergange [68] :11 .

Eksperiment

Eksperimentel fysik af kondenseret stof involverer brugen af ​​eksperimentelle metoder og instrumenter til at opdage og forklare nye egenskaber ved materialer. Sådanne instrumenter måler virkningerne af elektriske og magnetiske felter , responsændringsfunktioner , transportegenskaber og termometri [70] . Almindeligt anvendte eksperimentelle teknikker omfatter spektroskopi med detektorer for røntgenstråler , infrarød stråling og uelastisk neutronspredning; undersøgelse af termisk respons ved hjælp af specifik varmekapacitet og måling af varmeoverførsel og termisk ledningsevne , elektriske målinger.

Spredning

Adskillige eksperimenter med kondenseret stof involverer spredning af røntgenstråler , optiske fotoner , neutroner af materialekomponenter. Valget af spredningsstråling afhænger af skalaen af ​​den observerede energi. Synligt lys har en energi på skalaen 1 elektronvolt (eV) og bruges til at måle permittivitet og brydningsindeks . Røntgenstråler har en energi i størrelsesordenen 10 keV og er derfor i stand til at måle atomare længdeskalaer og bruges til at måle elektronladningstætheden [71] :33–34 .

Neutroner bruges til at studere atomare skalaer, til at studere spredning af kerner, elektronspin og magnetisering (fordi neutroner har spin , men ingen ladning). Målinger af Coulomb og Mott spredning udføres ved hjælp af elektronstråler med efterfølgende detektion af spredte partikler [71] :33–34 [72] :39–43 . På samme måde bruges positron- annihilation til indirekte målinger af lokal elektrontæthed [73] . Laserspektroskopi er et glimrende værktøj til at studere de mikroskopiske egenskaber af et medium, for eksempel til at studere forbudte overgange i medier med en ikke-lineær optisk følsomhed [68] :258–259 .

Lavenergielektroner (op til 1 keV ) trænger svagt ind i krystaller på grund af det store spredningstværsnit og er derfor ideelle til at studere krystaloverflader ved elektrondiffraktion [74] . Ønsket om at kende egenskaberne af områder nær overfladen er motiveret af skabelsen af ​​nye materialer med vækstkontrol, for eksempel i molekylær stråleepitaksi [75] . Todimensionelle materialer adskiller sig fra tredimensionelle i fravær af volumen, derfor gør transmissionselektronmikroskopi , der opererer med energier af størrelsesordenen titusinder af keV med aberrationskorrektion, det muligt at overvåge individuelle atomers position i amorfe to- dimensionelle strukturer, som et resultat af hvilke det er muligt at opnå et billede af plastiske deformationer i todimensionelt glas under påvirkning af forskydningsspændinger med kompleks bevægelse individuelle atomer [76] .

Eksterne magnetfelter

I eksperimentel kondenseret stoffysik fungerer ydre magnetfelter som termodynamiske variable , der styrer materialesystemernes tilstand, faseovergange og egenskaber [77] . Kernemagnetisk resonans (NMR) er en teknik, hvorved eksterne magnetiske felter bruges til at finde resonanstilstande for individuelle elektroner, som giver information om atom-, molekylær- og koordinationsstrukturen af ​​deres omgivelser. NMR-forsøg udføres i magnetiske felter op til 60 Tesla . Højere magnetfelter vil forbedre kvaliteten af ​​NMR-målingsdata [78] :69 [79] :185 . Kvanteoscillationsforskning er en anden eksperimentel teknik, der bruger stærke magnetiske felter til at studere materialeegenskaber såsom Fermi-overfladens geometri [80] . Stærke magnetiske felter vil være nyttige i eksperimentel afprøvning af forskellige teoretiske forudsigelser, såsom den kvantiserede magnetoelektriske effekt, den magnetiske monopol observeret i faste stoffer og halvheltals kvante Hall-effekten [78] :57 .

Stof under højt tryk

Alle gasser bliver faste ved en tilstrækkelig lav temperatur og tryk, der ikke er højere end 15 GPa [81] . Faste stoffers egenskaber afhænger af strukturen af ​​krystalgitteret, derfor fører ydre tryk til en ændring i båndstrukturen af ​​materialer, og de kan erhverve usædvanlige egenskaber, opleve fasetransformationer, som det for eksempel sker med diamanter i kimberlitrør [82] . Høje tryk opnås i laboratoriet i celler med diamantambolte . Ved at bruge en sådan opsætning blev superledning ved stuetemperatur demonstreret i CSH 8 [83] i 2020 .

Kolde atomare gasser

Indfangning af ultrakolde atomer i optiske gitter er et eksperimentelt værktøj, der almindeligvis bruges i fysik af kondenseret stof, såvel som i atom-, molekylær- og optisk fysik . Denne metode involverer brugen af ​​optiske lasere til at danne et interferensmønster, der fungerer som et gitter , hvori ioner eller atomer er fanget ved meget lave temperaturer. Kolde atomer i optiske gitter bruges som kvantesimulatorer , det vil sige, at de fungerer som kontrollerede systemer, der simulerer adfærden af ​​mere komplekse systemer såsom frustrationsmagneter [84] . De bruges især til at skabe en-, to- og tredimensionelle gitter af Hubbard-modellen med forudbestemte parametre, samt til at studere faseovergange i antiferromagnetiske materialer og spinvæsker [85] [86] .

I 1995 blev en gas af rubidiumatomer , afkølet til en temperatur på 170 nK, brugt til eksperimentelt at realisere Bose-Einstein-kondensatet , en ny stoftilstand oprindeligt forudsagt af C. Bose og Albert Einstein , hvor et stort antal atomer optage én kvantetilstand [87] .

Quantum Computing

I kvanteberegning er information repræsenteret af kvantebits eller qubits . Qubits kan gennemgå dekohærens før færdiggørelsen af ​​beregninger og miste lagret information. Dette alvorlige problem begrænser den praktiske anvendelse af kvanteberegning [88] . For at løse dette problem er flere lovende tilgange inden for kondenseret stofs fysik blevet foreslået, herunder qubits baseret på Josephson junctions , spintroniske qubits ved hjælp af magnetiske materialer eller topologiske ikke-abelske anioner fra tilstande af den fraktionelle kvante Hall-effekt [89] . På trods af at kvantecomputere skal indeholde tusindvis af qubits for praktisk brugbare beregninger, giver nogle resultater os mulighed for at drage konklusioner om implementeringen af ​​kvanteoverlegenhed på et system på 49 qubits, det vil sige at løse et problem, der viser sig at være for svært for klassiske computere [90] . Et andet anvendelsesområde for qubits er simuleringen af ​​rigtige kvantesystemer i den såkaldte kvantesimulator foreslået af Yuri Manin og Richard Feynman i begyndelsen af ​​1980'erne [91] [92] . I stedet for at udforske det originale kvantesystem, kan man overveje dets implementering gennem qubits, som gengiver de samme fysiske effekter, men i et mere kontrolleret system. På denne måde er en Mott-isolator blevet implementeret i et Bose-Hubbard-system med kontrolleret dissipation, og faseovergange i gitter af superledende resonatorer koblet til qubits er blevet undersøgt [93] [94] .

2D materialer

Først i 2004 skabte forskere fra University of Manchester den første felteffekttransistor fra grafen  , en todimensionel modifikation af kulstof [95] . Fleksibiliteten ved håndtering af 2D-materialer og deres unikke egenskaber har tiltrukket mange forskere, og dermed vokser familien af ​​2D-materialer hurtigt. Todimensionelle materialer udviser velkendte effekter som ferromagnetisme [96] , superledning [97] [98] , ferroelektricitet [99] , men evnen til at påvirke egenskaberne af et todimensionelt materiale gennem felteffekten åbner store perspektiver til praktiske anvendelser inden for elektronik [100] . Det er kendt, at når en superleder og et almindeligt metal kommer i kontakt, trænger Cooper-par ind i et normalt metal, det vil sige, at et normalt metal får en superleders egenskaber - denne effekt kaldes nærhedseffekten . For todimensionelle materialer er egenskaberne af nærliggende materialer, det være sig en superleder, en ferromagnet eller et materiale med en stærk spin-kredsløbsinteraktion, delvist manifesteret i tilstødende materialer i en svækket form. Grafen, for eksempel, kan udvise superledning, når det er i kontakt med en superleder, ferromagnetisme, når det er i kontakt med en ferromagnetisk isolator, eller spin-orbit interaktion, når det er i kontakt med passende materialer [101] . Materialernes egenskaber får nye funktioner med virkningen af ​​nærhed mellem magnetiske materialer [102] . Rene og ideelle gitter af todimensionelle materialer ændrer egenskaberne af velundersøgte materialer på grund af dannelsen af ​​et supergitterpotentiale; som et resultat er et sådant forskningsfelt som twistronics opstået [97] . Den relative rotation af to lag grafen kan påvises ved hjælp af nålen i et atomkraftmikroskop [103] . Alle disse effekter kan styres ved hjælp af et elektrisk felt [104] . I et vakuum fordamper væsker ved stuetemperatur, hvilket gør det umuligt at bruge elektronmikroskopi til at studere organiske genstande som proteiner og levende celler. Grafen, der er uigennemtrængeligt for alle kemiske elementer og er tilstrækkeligt tyndt, beskytter den levende celle mod at tørre ud i det ultrahøje vakuum i et scanningselektronmikroskop [105] .

Ansøgninger

Forskning i det kondenserede stofs fysik har ført til mange vigtige anvendelser såsom udviklingen af ​​halvledertransistoren [12] , laserteknologi [68] og en række fænomener studeret i forbindelse med nanoteknologi [ 106] : 111ff . Scanning tunneling mikroskopi bruges til at styre processer på nanometer skala, hvilket har ført til udviklingen af ​​nanoteknologi [89] .

Det største bidrag fra kondenseret stofs fysik til det anvendte felt er forbundet med opdagelsen af ​​transistorer. Styrbarheden af ​​plane felteffekttransistorer afhænger af kapacitansen mellem gate og transistorens kanal. Moderne elektronik bevæger sig mod 3D-transistorarkitekturer, de såkaldte FinFETs (Vertical Gate Field Effect Transistor), hvor frekvensrespons og lækage kan forbedres markant [107] . For yderligere at øge ydelsen bør porten placeres omkring en ledende kanal (felteffekttransistor med en all-around gate), som har form af en nanotråd [108] . På trods af siliciumteknologiens dominerende rolle i produktionen af ​​integrerede kredsløb, er der vellykkede forsøg på at bruge nye materialer til fremstilling af processorer, især todimensionelt molybdændisulfid [109] og kulstofnanorør [110] .

Mellemtilstanden mellem væsker og faste stoffer er optaget af blødt stof , som er meget udbredt i hverdagen i form af polymerer, stoffer og træ, som reagerer stærkt på eksterne forstyrrelser på grund af svagheden af ​​bindinger mellem deres bestanddele (hovedsagelig den svageste varevogn ) der Waals og hydrogenbindinger ) [111] . Den lave tæthed af kulfiber og kulfibers mekaniske egenskaber tillader brugen af ​​kompositmaterialer i områder, hvor styrke-til-vægt-forholdet mellem materialet er vigtigt, såsom flykonstruktion og sportsudstyr [112] . Flydende krystaller har fundet anvendelse i elektronik [113] . Fysik af kondenseret stof har også vigtige anvendelser for biofysik , for eksempel er der blevet skabt en eksperimentel metode til magnetisk resonansbilleddannelse , som er meget brugt i medicinsk diagnostik [89] .

Internet of Things kræver strømkilder uden behov for periodisk forurening, og det antages, at energikilden til sådanne systemer vil være miljøkilder: vibrationer, radiosignaler, varme. Indsamlingen af ​​energi ledsages af dens omdannelse til elektrisk energi og lagring i batterier. Mikroelektromekaniske enheder bruges til at konvertere vibrationer ved hjælp af forskellige fysiske fænomener, såsom den omvendte piezoelektriske effekt , magnetostriktion , antenner og signalretificering er påkrævet for at indsamle radiofrekvensspektret . Op til 70 % af hovedenergien omdannes normalt til varme, hvilket kræver udvikling af forskellige termoelementer for at opfange og genbruge denne tabte energi [114] .

Noter

Kommentarer
  1. ↑ Både brint og nitrogen er siden blevet flydende; almindeligt flydende nitrogen og brint har dog ikke metalliske egenskaber. Fysikerne Eugene Wigner og Hillard Bell Huntington forudsagde i 1935, at der eksisterer en tilstand af metallisk brint ved tilstrækkeligt høje tryk (større end 25 GPa), hvilket ikke er blevet observeret eksperimentelt.
Kilder
  1. ↑ Kohn W. (1999). "Et essay om kondenseret stofs fysik i det tyvende århundrede." Anmeldelser af moderne fysik . 71 (2): 59-77. DOI : 10.1103/RevModPhys.71.S59 .
  2. ↑ 12 Kohn , 1999 , s. S59.
  3. ↑ Martin Joseph D. Da det kondenserede stofs fysik blev konge  // Fysik i dag. - 2019. - T. 72 . - S. 30-37 . - doi : 10.1063/PT.3.4110 .
  4. ↑ Philip Anderson . Institut for Fysik . princeton universitet. Hentet: 27. marts 2012.
  5. ↑ Anderson Philip W. In Focus: More and Different  //  World Scientific Newsletter. - 2011. - November ( bind 33 ).
  6. ↑ Det kondenserede stofs fysik . Dato for adgang: 20. april 2015.
  7. ↑ Martin Joseph D. Hvad er der i en navneændring? Faststoffysik, kondenseret stoffysik og materialevidenskab  // Fysik i  perspektiv : journal. - 2015. - Bd. 17 , nr. 1 . - S. 3-32 . - doi : 10.1007/s00016-014-0151-7 . — .
  8. ↑ Kohn W. Et essay om kondenseret stofs fysik i det tyvende århundrede  // Reviews of Modern Physics  : journal  . - 1999. - Bd. 71 , nr. 2 . -P.S59 - S77 . - doi : 10.1103/RevModPhys.71.S59 . - . Arkiveret fra originalen den 25. august 2013.
  9. ↑ Frenkel Ya. I. Kinetisk teori om væsker. - Leningrad: Nauka, 1975. - S. 5. - 592 s. — ISBN 5458328728 . — ISBN 9785458328722 .
  10. ↑ Condensed Matter Physics Jobs: Karrierer i Condensed Matter Physics . Fysik i dag job . Hentet 1. november 2010. Arkiveret fra originalen 27. marts 2009.
  11. ↑ Historien om det kondenserede stofs fysik . American Physical Society. Hentet: 27. marts 2012.
  12. ↑ 1 2 3 4 Marvin L. Cohen. Essay: Fifty Years of Condensed Matter Physics  (engelsk)  // Physical Review Letters  : journal. - 2008. - Bd. 101 , nr. 25 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.101.250001 . - . — PMID 19113681 .
  13. ↑ Brandt N. B., Kulbachinsky V. A. Kvasipartikler i det kondenserede stofs fysik. - 3. - M. : Fizmatlit, 2010. - S. 19. - 632 s. - ISBN 978-5-9221-1209-3 .
  14. ↑ Marder, 2010 , s. xx.
  15. ↑ Marder, 2010 , s. xxi.
  16. ↑ 12 David ; godsten. Richard Feynman and the History of Superconductivity  // Fysik i  perspektiv : journal. - 2000. - Vol. 2 , nr. 1 . — S. 30 . - doi : 10.1007/s000160050035 . - .
  17. ↑ De samlede værker af Sir Humphry Davy: Vol. II  (engelsk) / Davy, John. - Smith Elder & Co., Cornhill, 1839.
  18. ↑ Silvera, Isaac F.; Cole, John W. Metallic Hydrogen: The Most Powerful Rocket Fuel Yet to Exist  //  Journal of Physics: tidsskrift. - 2010. - Bd. 215 , nr. 1 . — P. 012194 . - doi : 10.1088/1742-6596/215/1/012194 . - .
  19. ↑ Rowlinson JS Thomas Andrews og det kritiske punkt   // Nature . - 1969. - Bd. 224 , nr. 8 . - S. 541-543 . - doi : 10.1038/224541a0 . — .
  20. ↑ Atkins Peter, af Paula Julio. Elementer i fysisk  kemi . - Oxford University Press , 2009. - ISBN 978-1-4292-1813-9 .
  21. ↑ Nobelprisen i fysik 1913: Heike Kamerlingh Onnes . Nobel Media AB. Hentet: 24. april 2012.
  22. ↑ Kittel Charles. Introduktion til  faststoffysik . - John Wiley & Sons , 1996. - ISBN 978-0-471-11181-8 .
  23. ↑ 1 2 3 4 Hoddeson, Lillian. Out of the Crystal Maze: Kapitler fra The History of Solid State Physics  (engelsk) . - Oxford University Press , 1992. - ISBN 978-0-19-505329-6 .
  24. ↑ 12 Kragh Helge. Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century  (engelsk) . — Genoptryk. - Princeton University Press , 2002. - ISBN 978-0-691-09552-3 .
  25. ↑ Dirk van Delft. Opdagelsen af ​​superledning  (engelsk)  // Physics Today  : magazine. - 2010. - September ( bind 63 , nr. 9 ). - S. 38-43 . - doi : 10.1063/1.3490499 . — .
  26. ↑ Slichter Charles. Introduktion til superledningshistorien . Øjeblikke af opdagelse . American Institute of Physics. Hentet: 13. juni 2012.
  27. ↑ Joerg Schmalian. Mislykkede teorier om superledning   // Modern Physics Letters B : journal. - 2010. - Bd. 24 , nr. 27 . - P. 2679-2691 . - doi : 10.1142/S0217984910025280 . - . - arXiv : 1008.0447 .
  28. ↑ Hall Edwin. On a New Action of the Magnet on Electric Currents  (engelsk)  // American Journal of Mathematics  : journal. - 1879. - Bd. 2 , nr. 3 . - S. 287-292 . - doi : 10.2307/2369245 . Arkiveret fra originalen den 9. marts 2008.
  29. ↑ Landau LD, Lifshitz EM Kvantemekanik : Nonrelativistisk teori  . — Pergamon Press, 1977. - ISBN 978-0-7506-3539-4 .
  30. ↑ Lindley David. Fokus: Landemærker – utilsigtet opdagelse fører til kalibreringsstandard . APS Fysik (15. maj 2015). Hentet 9. januar 2016. Arkiveret fra originalen 7. september 2015.
  31. ↑ 1 2 Teorien om magnetisme gjort enkel  . — World Scientific .
  32. ↑ Sabyasachi Chatterjee. Heisenberg og ferromagnetisme   // Resonans . - 2004. - August ( bind 9 , nr. 8 ). - S. 57-66 . - doi : 10.1007/BF02837578 .
  33. ↑ Forskellige modeller af  hysterese . — Springer.
  34. ↑ Zeeya Merali. Kollaborativ fysik: strengteori finder en bænkkammerat  (engelsk)  // Nature: journal. - 2011. - Bd. 478 , nr. 7369 . - S. 302-304 . - doi : 10.1038/478302a . — . — PMID 22012369 .
  35. ↑ Piers Coleman.  Many-Body Physics : Unfinished Revolution  // Annales Henri Poincaré : journal. - 2003. - Bd. 4 , nr. 2 . - S. 559-580 . - doi : 10.1007/s00023-003-0943-9 . - . - arXiv : cond-mat/0307004 .
  36. ↑ Cooper, Leon N. Bundet elektronpar i en degenereret Fermi-gas  // Physical Review  : journal  . - 1956. - Bd. 104 , nr. 4 . - S. 1189-1190 . - doi : 10.1103/PhysRev.104.1189 . - .
  37. ↑ 1 2 Klitzin von Klaus. Den kvantiserede halleffekt . Nobelprize.org (9. december 1985).
  38. ↑ Fisher Michael E. Renormaliseringsgruppeteori: Dens grundlag og formulering i statistisk fysik  // Reviews of Modern Physics  : journal  . - 1998. - Bd. 70 , nr. 2 . - s. 653-681 . - doi : 10.1103/RevModPhys.70.653 . - .
  39. ↑ Wilson K. Renormaliseringsgruppen og ε-udvidelsen   // Physics Reports : journal. - 1974. - Bd. 12 , nr. 2 . - S. 75-199 . - doi : 10.1016/0370-1573(74)90023-4 . — .
  40. ↑ D.V. Shirkov, Renormaliseringsgruppe og funktionel selvlighed inden for forskellige fysikområder, TMF, 1984, bind 60, nummer 2, 218-223.
  41. ↑ Avron Joseph E. Et topologisk kig på Quantum Hall Effect  // Physics Today  : magazine  . - 2003. - Bd. 56 , nr. 8 . - S. 38-42 . - doi : 10.1063/1.1611351 . — .
  42. ↑ Wen Xiao Gang. Teori om kanttilstande i fraktioneret kvante Hall-effekter  // International  Journal of Modern Physics C : journal. - 1992. - Bd. 6 , nr. 10 . - P. 1711-1762 . - doi : 10.1142/S0217979292000840 . - . Arkiveret fra originalen den 22. maj 2005.
  43. ↑ Quintanilla George. The strong-correlations puzzle  (engelsk)  // Physics World  : magazine. - 2009. - Juni. Arkiveret fra originalen den 6. september 2012.
  44. ↑ Ashcroft Neil W., Mermin N. David. Faststoffysik: [] . - New York: Saunders College Publishing , 1976. - ISBN 0-03-083993-9 .
  45. ↑ Mahan GD Mange partikelfysik . — 2. - Springer, 1990. - ISBN 978-0-306-43423-5 .
  46. ↑ Kittel Charles. Introduktion til faststoffysik. - New York: Wiley, 2005. - ISBN 978-0-471-68057-4 .
  47. ↑ Marder, 2010 , s. fjorten.
  48. ↑ Marder, 2010 , s. 17.
  49. ↑ Nambu Yoichiro. Spontan symmetribrud i partikelfysik: et tilfælde af krydsbefrugtning . Nobelprize.org (8. december 2008).
  50. ↑ Greiter Martin. Er elektromagnetisk gauge-invarians spontant overtrådt i superledere? (engelsk)  // Annals of Physics : journal. - 2005. - 16. marts ( bd. 319 , nr. 2005 ). - S. 217-249 . - doi : 10.1016/j.aop.2005.03.008 . - . - arXiv : cond-mat/0503400 .
  51. ↑ Leutwyler H. Phonons som Goldstone-bosoner   // Helv.phys.acta) . - 1997. - Bd. 70 , nr. 1997 _ - S. 275-286 . - . - arXiv : hep-ph/9609466 .
  52. ↑ Eckert Michael. Omstridt opdagelse: begyndelsen af ​​røntgendiffraktion i krystaller i 1912 og dens konsekvenser   // Acta Crystallographica A : journal. - International Union of Crystallography , 2011. - Vol. 68 , nr. 1 . - S. 30-39 . - doi : 10.1107/S0108767311039985 . — . — PMID 22186281 .
  53. ↑ Han Jung Hoon. Faststoffysik  . _ - Sung Kyun Kwan University, 2010. Arkiveret kopi . Hentet 25. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 20. maj 2013.
  54. ↑ 1 2 Perdew John P. Fjorten lette lektioner i tæthedsfunktionel teori  // International  Journal of Quantum Chemistry : journal. - 2010. - Bd. 110 , nr. 15 . - S. 2801-2807 . - doi : 10.1002/qua.22829 .
  55. ↑ Ashcroft Neil W., Mermin N. David. Faststoffysik  . _ - Saunders College, 1976. - ISBN 978-0-03-049346-1 .
  56. ↑ Hedin Lars (1965). "Ny metode til beregning af en-partikel-grønnes funktion med anvendelse på elektron-gas-problemet" . Phys. Rev. _ 139 (3A): A796-A823. Bibcode : 1965PhRv..139..796H . DOI : 10.1103/PhysRev.139.A796 .
  57. ↑ Bethe H., Salpeter E. (1951). "En relativistisk ligning for problemer med bundet tilstand." Fysisk gennemgang . 84 (6): 1232. Bibcode : 1951PhRv...84.1232S . DOI : 10.1103/PhysRev.84.1232 .
  58. ↑ Materialeprojektet  . _ Dato for adgang: 11. april 2021.
  59. ↑ The Open Quantum Materials Database  . Dato for adgang: 11. april 2021.
  60. ↑ AFLOW  . _ Dato for adgang: 11. april 2021.
  61. ↑ Haastrup Sten, Strange Mikkel, Pandey Mohnish, Deilmann Thorsten, Schmidt Per S., Hinsche Nicki F., Gjerding Morten N., Torelli Daniele, Larsen Peter M., Riis-Jensen Anders C. The Computational 2D Materials Database: high- gennemløbsmodellering og opdagelse af atomisk tynde krystaller  // 2D-materialer. - 2018. - V. 5 . - S. 042002 . - doi : 10.1088/2053-1583/aacfc1 . - arXiv : 1806.03173 .
  62. ↑ Zhou Jun, Shen Lei, Costa Miguel Dias, Persson Kristin A., Ong Shyue Ping, Huck Patrick, Lu Yunhao, Ma Xiaoyang, Chen Yiming, Tang Hanmei, Feng Yuan Ping. 2DMatPedia, en åben beregningsdatabase over todimensionelle materialer fra top-down og bottom-up tilgange  // Scientific Data volume. - 2019. - T. 6 . - S. 86 . - doi : 10.1038/s41597-019-0097-3 . - arXiv : 1901.09487 .
  63. ↑ Abinit  . _ Dato for adgang: 11. april 2021.
  64. ↑ Vienna Ab initio - simuleringspakken  . Dato for adgang: 11. april 2021.
  65. ↑ WIEN2k  . _ Dato for adgang: 11. april 2021.
  66. ↑ Quantum  ESPRESSO . Dato for adgang: 11. april 2021.
  67. ↑ 1 2 Vojta Matthias. Kvantefaseovergange  //  Rapporter om fremskridt i fysik : journal. - 2003. - Bd. 66 , nr. 12 . - P. 2069-2110 . - doi : 10.1088/0034-4885/66/12/R01 . - . - arXiv : cond-mat/0309604 .
  68. ↑ 1 2 3 4 Fysik af kondenseret stof, fysik gennem 1990'erne . Det Nationale Forskningsråd.
  69. ↑ Magnetisk kritisk spredning  . — Oxford University Press .
  70. ↑ Richardson, Robert C. Eksperimentelle metoder i kondenseret stoffysik ved lave temperaturer. - Addison-Wesley, 1988. - ISBN 978-0-201-15002-5 .
  71. ↑ 1 2 Chaikin PM Principper for kondenseret stofs fysik  . - Cambridge University Press , 1995. - ISBN 978-0-521-43224-5 .
  72. ↑ Wentao Zhang. Fotoemissionsspektroskopi på højtemperatursuperleder: En undersøgelse af Bi2Sr2CaCu2O8 ved  laserbaseret vinkelopløst fotoemission . — Springer Science & Business Media . — ISBN 978-3-642-32472-7 .
  73. ↑ Siegel RW Positron Annihilation Spectroscopy  // Årlig gennemgang af materialevidenskab  . - 1980. - Bd. 10 . - S. 393-425 . - doi : 10.1146/annurev.ms.10.080180.002141 . — .
  74. ↑ Marder, 2010 , s. 82.
  75. ↑ Marder, 2010 , s. 84.
  76. ↑ Huang Pinshane Y., KuraschSimon, Alden Jonathan S., Shekhawat Ashivni, Alemi Alexander A., ​​​​McEuen Paul L., Sethna James P., Kaiser Ute, Muller David A. Imaging Atomic Rearrangements in Two-Dimensional Silica Glass: Ser Silica's Dance  // Videnskab. - 2013. - T. 342 . - S. 224-227 . - doi : 10.1126/science.1242248 .
  77. ↑ Udvalg for faciliteter til fysik af kondenseret stof. Rapport fra IUPAP-arbejdsgruppen om faciliteter for kondenseret stoffysik: høje magnetiske felter . International Union of Pure and Applied Physics. "Det magnetiske felt er ikke blot et spektroskopisk værktøj, men er en termodynamisk variabel, som sammen med temperatur og tryk styrer tilstanden, faseovergangene og materialernes egenskaber."
  78. ↑ 1 2 Udvalg til at vurdere den nuværende status og fremtidige retning af højmagnetisk feltvidenskab i USA; Bestyrelsen for Fysik og Astronomi; Afdeling for Ingeniør- og Fysiske Videnskaber; Det Nationale Forskningsråd. High Magnetic Field Science og dens anvendelse i USA : Nuværende status og fremtidige retninger  . — National Academies Press, 2013. - ISBN 978-0-309-28634-3 .
  79. ↑ Moulton WG, Reyes AP Kernemagnetisk resonans i faste stoffer ved meget høje magnetiske felter // Høje magnetiske felter  / Herlach Fritz. - World Scientific , 2006. - (Videnskab og teknologi). - ISBN 978-981-277-488-0 .
  80. ↑ Nicolas Doiron-Leyraud. Kvanteoscillationer og Fermi-overfladen i en underdopet høj-Tc-superleder  //  Nature : journal. - 2007. - Bd. 447 , nr. 7144 . - S. 565-568 . - doi : 10.1038/nature05872 . — . - arXiv : 0801.1281 . — PMID 17538614 .
  81. ↑ Grochala Wojciech, Hoffmann Roald, Feng Ji, Ashcroft Neil W. (2007). "Den kemiske fantasi i arbejde på meget trange steder". Angewandte Chemie International Edition . 46 (20): 3620-3642. doi : 10.1002/anie.200602485 . PMID  17477335 .
  82. ↑ Hazen Robert M. Højtryksfænomener  . https://www.britannica.com/ . Encyclopædia Britannica, Inc. Hentet 17. april 2021.
  83. ↑ Snider Elliot, Dasenbrock-Gammon Nathan, McBride Raymond, Debessai Mathew, Vindana Hiranya, Vencatasamy Kevin, Lawler Keith V., Salamat Ashkan, Dias Ranga P. (oktober 2020). "Superledning ved stuetemperatur i et kulholdigt svovlhydrid". natur . 586 (7829): 373-377. DOI : 10.1038/s41586-020-2801-z .
  84. ↑ Julia; Buluta. Kvantesimulatorer  (engelsk)  // Videnskab. - 2009. - Bd. 326 , nr. 5949 . - S. 108-111 . - doi : 10.1126/science.1177838 . - . — PMID 19797653 .
  85. ↑ Markus; Greiner. Fysik af kondenseret stof: Optiske gitter   // Natur . - 2008. - Bd. 453 , nr. 7196 . - s. 736-738 . - doi : 10.1038/453736a . — . — PMID 18528388 .
  86. ↑ Jaksch D.  Det kolde atom Hubbards værktøjskasse  // Annaler om fysik : journal. - 2005. - Bd. 315 , nr. 1 . - S. 52-79 . - doi : 10.1016/j.aop.2004.09.010 . - . - arXiv : cond-mat/0410614 .
  87. ↑ Glanz James . 3 forskere baseret i USA vinder Nobelprisen i fysik , The New York Times  (10. oktober 2001). Hentet 23. maj 2012.
  88. ↑ DiVincenzo David P. (1995). "Quantum Computing". videnskab . 270 (5234): 255-261. Bibcode : 1995Sci...270..255D . CiteSeerX  10.1.1.242.2165 . DOI : 10.1126/science.270.5234.255 .  (kræver abonnement)
  89. ↑ 1 2 3 Nai-Chang; Yeh. A Perspective of Frontiers in Modern Condensed Matter Physics  (engelsk)  // AAPPS Bulletin: journal. - 2008. - Bd. 18 , nr. 2 .
  90. ↑ Arute Frank, Arya Kunal, Babbush Ryan, Bacon Dave, Bardin Joseph C. Kvanteoverherredømme ved hjælp af en programmerbar superledende processor   // Nature . - 2019. - Oktober ( uds. 7779 , nr. 574 ). - S. 505-510 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/s41586-019-1666-5 . Arkiveret fra originalen den 23. oktober 2019.
  91. ↑ Manin Yu. I. Vychislimoe i nevychislimoe: [ rus. ] . — Sov. Radio, 1980. - S. 13-15.
  92. ↑ Feynman Richard (1982). "Simulering af fysik med computere". International Journal of Theoretical Physics . 21 (6-7): 467-488. Bibcode : 1982IJTP...21..467F . CiteSeerX  10.1.1.45.9310 . DOI : 10.1007/BF02650179 .
  93. ↑ Ma Ruichao, Saxberg Brendan, Owens Clai, Leung Nelson, Lu Yao, Simon Jonathan, Schuster David I., (6. februar 2019). "En dissipativt stabiliseret Mott-isolator af fotoner." natur . 566 (7742): 51-57. arXiv : 1807.11342 . DOI : 10.1038/s41586-019-0897-9 . PMID  30728523 .
  94. ↑ Fitzpatrick Mattias, Sundaresan Neereja M., Li Andy CY, Koch Jens, Houck Andrew A. (10. februar 2017). "Observation af en dissipativ faseovergang i et endimensionelt kredsløb QED-gitter." Fysisk gennemgang X . 7 (1): 011016. arXiv : 1607.06895 . DOI : 10.1103/PhysRevX.7.011016 .
  95. ↑ Novoselov KS, Geim AK, Morozov SV, Jiang D., Zhang Y., Dubonos SV, Grigorieva IV, Firsov AA Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films  // Videnskab. - 2004. - T. 306 . - S. 666-669 . - doi : 10.1126/science.1102896 .
  96. ↑ Cheng Gong, Xiang Zhang. Todimensionelle magnetiske krystaller og emergent heterostrukturenheder  // Videnskab. - 2019. - T. 363 . - S. - . - doi : 10.1126/science.aav4450 .
  97. ↑ 1 2 Y Cao, V Fatemi, S Fang, K Watanabe, T Taniguchi, E Kaxiras, P Jarillo-Herrero. Direkte observation af et bredt afstembart båndgab i tolagsgrafen. (engelsk)  // Natur: journal. - 2018. - doi : 10.1038/nature26160 . — . - arXiv : 1803.02342 .
  98. ↑ Cao Y., Fatemi V., Demir A., ​​​​Fang S., Tomarken SL, Luo JY, Sanchez-Yamagishi JD, Watanabe K., Taniguchi T., Kaxiras E., Ashoori RC, Jarillo-Herrero P. Korreleret isolatoradfærd ved halvfyldning i grafen-supergitter med magisk vinkel. (engelsk)  // Natur: journal. - 2018. - doi : 10.1038/nature26154 . — . - arXiv : 1802.00553 .
  99. ↑ Sharma Pankaj, Xiang Fei-Xiang, Shao Ding-Fu, Zhang Dawei, Tsymbal Evgeny Y., Hamilton Alex R. og Seidel Jan. En ferroelektrisk semimetal ved stuetemperatur  // Science Advance. - 2019. - T. 363 . - S. - . - doi : 10.1126/sciadv.aax5080 .
  100. ↑ Briggs Natalie, Subramanian Shruti, Lin Zhong, Li Xufan, Zhang Xiaotian, Zhang Kehao, Xiao Kai, Geohegan David, Wallace Robert, Chen Long-Qing, Terrones Mauricio, Ebrahimi Aida, Das Saptarshi, Redwing Joan, Hinkle Kasra Christopher, Momeni Kasra Christopher , Duin Adri van, Crespi Vin, Kar Swastik, Robinson Joshua A. A roadmap for electronic grade 2D materials  // 2D Mater.. - 2019. - V. 6 . - S. 022001 . - doi : 10.1088/2053-1583 . - arXiv : /1808.10514 .
  101. ↑ Žutić Igor, Matos-Abiague Alex, Scharf Benedikt, Dery Hanan, Belashchenko Kirill. Nærliggende materialer  // Materialer i dag. - 2019. - T. 22 . - S. 85-107 . - doi : 10.1016/j.mattod.2018.05.003 .
  102. ↑ Huang Bevin, McGuire Michael A., May Andrew F., Xiao Di, Jarillo-Herrero Pablo, Xu Xiaodong. Emergent fænomener og nærhedseffekter i todimensionelle magneter og heterostrukturer  // Nature Materials. - 2020. - T. 19 . - S. 1276-1289 . - doi : 10.1038/s41563-020-0791-8 .
  103. ↑ Ribeiro-Palau Rebeca, Zhang Changjian, Watanabe Kenji, Taniguchi Takashi, Hone James, Dean Cory R. Vridbar elektronik med dynamisk roterbare heterostrukturer  // Videnskab. - 2018. - T. 361 . - S. 690-693 . - doi : 10.1126/science.aat6981 .
  104. ↑ Žutić et al., 2019 .
  105. ↑ Wojcik Michal, Hauser Margaret, Li Wan, Moon Seonah, Xu Ke. Grafenaktiveret elektronmikroskopi og korreleret superopløsningsmikroskopi af våde celler  // Nature Comm.. - 2015. - V. 6 . - S. 7384 . - doi : 10.1038/ncomms8384 .
  106. ↑ Udvalg om CMMP 2010; Solid State Sciences Committee; Bestyrelsen for Fysik og Astronomi; Afdeling for Ingeniør- og Fysiske Videnskaber, Det Nationale Forskningsråd. Kondenseret stof og materialefysik : Videnskaben om verden omkring os  . — National Academies Press. — ISBN 978-0-309-13409-5 .
  107. ↑ Digh Hisamoto, Chenming Hu, King Liu Tsu-Jae, Jeffrey Bokor, Wen-Chin Lee, Jakub Kedzierski, Erik Anderson, Hideki Takeuchi, Kazuya Asano, (december 1998). "En MOSFET med foldet kanal til en æra med dyb-under tiende mikrometer". International Electron Devices Meeting 1998. Technical Digest (Kat. nr. 98CH36217) : 1032-1034. DOI : 10.1109/IEDM.1998.746531 . ISBN  0-7803-4774-9 .
  108. ↑ Claeys C., Murota J., Tao M., Iwai H., Deleonibus S. ULSI Process Integration 9 . - Det Elektrokemiske Selskab , 2015. - S. 109. - ISBN 9781607686750 .
  109. ↑ Wachter Stefan, Polyushkin Dmitry K., Bethge Ole & Mueller Thomas. En mikroprocessor baseret på en todimensionel halvleder  // Nature Comm.. - 2017. - V. 8 . - S. 14948 . - doi : 10.1038/ncomms14948 .
  110. ↑ Hills Gage, Lau Christian, Wright Andrew, Fuller Samuel, Bishop Mindy D., Srimani Tathagata, Kanhaiya Pritpal, Ho Rebecca, Amer Aya, Stein Yosi, Murphy Denis, Arvind, Chandrakasan Anantha & Shulaker Max M. Moderne mikroprocessor bygget af komplementære kulstof nanorør transistorer  // Nature. - 2019. - T. 572 . - S. 595-602 . - doi : 10.1038/s41586-019-1493-8 .
  111. ↑ Kohn, 1999 , s. S75.
  112. ↑ Nguyen Dinh, Abdullah Mohammad Sayem Bin, Khawarizmi Ryan, Kim Dave, Kwon Patrick (2020). "Effekten af ​​fiberorientering på værktøjsslid ved kantklipning af kulfiberforstærkede plastik (CFRP) laminater". slid . Elsevier BV 450–451: 203213. doi : 10.1016 /j.wear.2020.203213 . ISSN  0043-1648 .
  113. ↑ Zhen P.-J. de . Bløde stoffer, Nobelforelæsning i fysik 1991  // UFN . - T. 162 , nr. 9 . - S. 125-132 .
  114. ↑ Akinaga Hiroyuki. Nylige fremskridt og fremtidsudsigter inden for energihøstteknologier  // Jpn. J. Appl. Fysisk.. - 2020. - T. 59 . - S. 110201 . doi : 10.35848 /1347-4065/abbfa0 .

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger
 Afsnit af materialevidenskab
Grundlæggende definitioner
Hovedretninger
Generelle aspekter
Andre vigtige retninger
Beslægtede videnskaber
 Afsnit af statistisk fysik
Fysik af kondenseret stof