Fizyka materii skondensowanej

Fizyka materii skondensowanej – dział fizyki zajmujący się makroskopowymi własnościami fizycznymi materii.

Fizyka materii skondensowanej zajmuje się w szczególności fazą skondensowaną materii, czyli sytuacjami, w których liczba składników układu jest bardzo duża oraz oddziaływania pomiędzy składnikami są silne. Najbardziej znanymi przykładami materii skondensowanej są ciała stałe oraz ciecze, gdzie o kształcie układu decydują oddziaływania elektromagnetyczne pomiędzy atomami lub cząsteczkami wchodzącymi w skład układu. Bardziej egzotycznymi fazami są: stan nadciekły, kondensat Bosego-Einsteina, nadprzewodniki pierwszego i drugiego rodzaju, ferromagnetyk i antyferromagnetyk.

Fizyka materii skondensowanej jest najobszerniejszym działem współczesnej fizyki. Wyrosła bezpośrednio z fizyki ciała stałego, która jest uważana obecnie za główną gałąź fizyki materii skondensowanej. Sam termin fizyka materii skondensowanej został zaproponowany przez Philipa Andersona oraz Volkera Heinego.

Jednym z powodów powstania wspólnej nazwy materia skondensowana dla, często odległych dziedzin fizyki, jest fakt, że modele i metody używane w tych dziedzinach są bardzo podobne bądź wręcz te same. Przykładowo elektrony przewodnictwa w przewodniku tworzą rodzaj cieczy kwantowej o bardzo podobnych właściwościach do cieczy złożonych z atomów. W szczególności, w nadprzewodnictwie kondensacja elektronów w nowy rodzaj fazy, w której poruszają się bez strat, jest bardzo podobna do fazy nadciekłej występującej w niskich temperaturach w ³He.

Fizyka materii skondensowanej posiada dużą część wspólną z chemią, fizyką materiałów, nanotechnologią, inżynierią.

Tematyka objęta fizyką materii skondensowanej

• Fazy
  • Gaz; Ciecz; Ciało stałe
  • Niskotemperaturowe fazy- Kondensat Bosego-Einsteina, Gaz Fermiego; Ciecz Fermiego, Kondensat fermionów; Ciecz Luttingera; Nadciekłość; Złożone fermiony; Supersieci
  • Zjawiska fazowe – Parametr porządku; Przejście fazowe
• Interfejsy
  • Naprężenia na powierzchniach
  • Wzrost domenowy – Nukleacja
• Sieć krystaliczna
  • Izolator; Metal; Półprzewodnik; Półmetal
  • Zjawiska elektronowe – Przerwa pasmowa; Fale Blocha; Pasmo przewodnictwa; Masa efektywna; Przewodnictwo elektryczne; Dziura; Pasmo walencyjne
  • Zjawiska elektronowe – Efekt Kondo; Plazmon; Kwantowy efekt Halla; Nadprzewodnictwo; Kryształ Wignera; Efekt termoelektryczny
  • Zjawiska sieciowe – Antyferromagnetyk; Efekt ferroelektryczny; Ferromagnetyk; Magnon; Fonon; Szkło spinowe; Defekt topologiczny
• Ciała stałe o niekrystalicznej strukturze
  • Rodzaje – Postać amorficzna; Kwazicząstki
• Miękka materia skondensowana
  • Rodzaje – Ciekłe kryształy; Polimery; Płyn nienewtonowski; Żele; Zole; Emulsje; Koloidy; Stan szklisty
• Nanotechnologia
  • NEMS
  • Mikroskopia sił atomowych
  • Transport Ciepła w nanoskali
  • Transport spinowy

Linki zewnętrzne

• Józef Spałek, Wstęp do fizyki materii skondensowanej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa