Fizyka ciała stałego - dział
fizyki
zajmujący się
ciałami stałymi
, tj. takimi które w danych warunkach zachowują swój kształt makroskopowy. Fizyka ciała stałego jest częścią
fizyki materii skondensowanej
.
Z mikroskopowego punktu widzenia,
atomy
i
cząsteczki
w ciele stałym zachowują swoje położenie względem innych atomów, wykonując tylko pewne drgania wokół swoich średnich położeń. Atomy te mogą być ułożone w przestrzeni zgodnie z pewnymi regułami symetrii - mówimy wtedy o
kryształach
. Obok kryształów klasycznych, w których cała struktura atomowa da się przedstawić w postaci pewnego powtarzającego się w przestrzeni wzoru, możliwe są również tzw. kwazikryształy, w których atomy tworzą nieperiodyczną sieć o symetrii np. pięciokątnej, oraz
ciała amorficzne
czyli bezpostaciowe, w których nie ma dalekozasięgowego uporządkowania.
Współcześnie, głównym kierunkiem badań są własności mikroskopowe, określone prawami
mechaniki kwantowej
. W szczególności badana jest teoretycznie struktura elektronowa. Z reguły polega to na rozwiązywaniu wielociałowego
równania Schrödingera
metodami numerycznymi. Ta metoda jest skomplikowana, dlatego opracowuje się szereg przybliżeń, których testowanie i ulepszanie stanowi odrębną specjalizację. Istnieje nadzieja, że ta metoda pozwoli na przewidywanie mikroskopowych własności ciał stałych.
Laboratoria fizyków ciała stałego są z reguły nastawione na badanie określonych własności ciał, co odpowiada określonym specjalizacjom. Można tu wymienić własności
magnetyczne
,
przewodnictwo elektryczne
, własności mechaniczne i optyczne, które są opisywane przez odpowiednie stałe materiałowe. Takimi stałymi są
podatność magnetyczna
,
temperatury krytyczne
charakteryzujące różnego rodzaju
przemiany fazowe
,
moduł Younga
,
przenikalność elektryczna
itp. W ostatnich latach dużym zainteresowaniem cieszą się badania własności, wynikających ze szczegółów struktury o rozmiarach
nanometra
, tj. 10 − 9 metra, tzw.
nanotechnologia
.
Główne zagadnienia
Bibliografia
- Charles Kittel: Wstęp do fizyki ciała stałego. Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998. .