Fyzika kondenzovaných látek

Fyzika kondenzovaných látek (z angl .  condensed matter theory ) je obor fyziky , který studuje makroskopické a mikroskopické vlastnosti hmoty (hmoty). Zejména se to týká „kondenzovaných“ fází, které se objevují vždy, když je počet složek (atomů, molekul, kvazičástic ), které tvoří látku v systému, extrémně velký a interakce mezi složkami jsou silné. Nejznámějšími příklady kondenzovaných fází jsou pevné látky a kapaliny, které vznikají interakcí mezi atomy. Fyzika kondenzovaných látek se snaží pochopit a předpovědět chování těchto fází pomocí fyzikálních zákonů . Zahrnují zejména zákony kvantové mechaniky , elektromagnetismu a statistické mechaniky .

Kromě pevných a kapalných fází existují exotičtější kondenzované fáze, jako je supravodivá fáze, nacházející se v některých materiálech při nízké teplotě , feromagnetické a antiferomagnetické fáze, sestávající z elektronových spinů atomů krystalových mřížek a Bose -Einsteinův kondenzát objevený v ultrachladných atomových systémech. Studium fyziky kondenzovaných látek zahrnuje měření různých materiálových vlastností pomocí experimentálních sond , stejně jako využití metod teoretické fyziky k vývoji matematických modelů , které pomáhají pochopit fyzikální chování systémů .

Různá odvětví fyziky, jako je krystalografie , metalurgie , teorie pružnosti , magnetismus a tak dále, byly považovány za samostatné obory až do 40. let, kdy byly seskupeny pod názvem fyzika pevných látek . Kolem 60. let 20. století se do tohoto seznamu přidalo studium fyzikálních vlastností kapalin a tento obor fyziky se začal nazývat fyzika kondenzovaných látek [1] .

Název, cíle a cíle

Kolem 60. let 20. století se začaly různé sekce fyziky pevných látek a sekce věnované fyzikálním vlastnostem kapalin rozdělovat do velké sekce fyziky kondenzovaných látek v důsledku rozšíření obecných teoretických přístupů pro taková média [2] . Podle fyzika Philipa Warrena Andersona tento termín zpopularizoval v USA, když v roce 1967 změnil název své skupiny v Cavendish Laboratories z teorie pevných látek na teorii kondenzovaných látek [3] [4] , protože věřili, že tomu tak není. vylučuje jejich zájmy o studium kapalin, jaderné hmoty [5] . Název „kondenzovaná hmota“ existuje v Evropě již několik let, zejména ve formě časopisu vydávaného nakladatelstvím Springer-Verlag v angličtině, francouzštině a němčině pod názvem „ Physics of Condensed Matter “ od roku 1963 [6] . Podmínky financování a politika studené války v 60. a 70. letech byly také faktory, které vedly některé fyziky k tomu, aby upřednostňovali název „fyzika kondenzovaných látek“, což zdůrazňovalo obecné vědecké problémy, s nimiž se fyzici potýkají při studiu pevných látek, kapalin a dalších složitých látek. na „fyziku pevných látek“, která je často spojována s průmyslovou aplikací kovů a polovodičů [7] . Bell Telephone Laboratories byly jedním z prvních ústavů, které provedly výzkumný program ve fyzice kondenzovaných látek [8] .

Odkazy na „kondenzovaný“ stav lze vysledovat zpět k dřívějším zdrojům. Například v úvodu své knihy The Kinetic Theory of Liquids z roku 1943 Yakov Frenkel navrhl, že „Kinetická teorie kapalin by měla být zobecněním a rozšířením kinetické teorie pevných látek. Ve skutečnosti by bylo správnější spojit je pod jeden název kondenzovaných těles“ [9] .

Rozmanitost systémů a jevů dostupných pro studium dělá z fyziky kondenzovaných látek nejaktivnější obor v moderní fyzice: třetina všech amerických fyziků se označuje za fyziky kondenzovaných látek [10] a Divize fyziky kondenzovaných látek  je největší divizí v Americká fyzikální společnost [11] . Obor úzce souvisí s chemií , naukou o materiálech a nanotechnologií , stejně jako s atomovou fyzikou a biofyzikou . Teoretická fyzika kondenzovaných látek využívá důležité pojmy a metody fyziky elementárních částic a jaderné fyziky [12] . Ve fyzice kondenzovaného stavu hmoty zaujímá pojem kvazičástice jako elementární excitace média ústřední místo. Proto také uvažují o alternativní definici kondenzovaného stavu hmoty jako „souboru částic, jejichž objem je za daných vnějších podmínek určován výhradně silami interakce mezi částicemi“ [13] .

Rozsáhlost zájmů fyziky kondenzovaných látek naznačuje, že jejím úkolem je vysvětlit celý hmotný svět kolem, tedy nalézt vysvětlení pro strukturní a elektronické vlastnosti pevných materiálů a kapalin [14] . Teorie je nezbytná k odhalení souvislosti mezi mikroskopickými modely a makroskopickými projevy studovaných jevů v kondenzovaných prostředích [15] . Walter Kohn , jeden z tvůrců teorie pro kvantově mechanické výpočty pevných látek, řekl koncem 90. let 20. století [2] :

Během tohoto století prošla fyzika kondenzovaných látek velkolepým vývojem, často s revolučními kroky ve třech vzájemně souvisejících oblastech: nové experimentální objevy a metody měření; kontrola složení a atomových konfigurací materiálů; nové teoretické koncepty a metody. Stručně a jasně popsat tento vývoj je extrémně obtížné kvůli mimořádné rozmanitosti PCS a mnoha vztahů.

Původní text  (anglicky)[ zobrazitskrýt] V průběhu tohoto století prošla fyzika kondenzované hmoty velkolepým vývojem, často revolučními kroky, ve třech vzájemně provázaných ohledech: nové experimentální objevy a techniky měření; kontrola složení a atomových konfigurací materiálů; a nové teoretické koncepty a techniky. Podat stručnou a čtivou zprávu o tomto vývoji je nesmírně obtížné kvůli mimořádné rozmanitosti CMP a mnoha propojením.

Historie

Klasická fyzika

Jedním z prvních výzkumníků kondenzovaného skupenství hmoty byl anglický chemik Humphrey Davy , který pracoval v prvních desetiletích 19. století. Davy si všiml, že ze čtyřiceti chemických prvků známých v té době, dvacet šest mělo kovové vlastnosti, jako je lesk , plasticita a vysoká elektrická a tepelná vodivost [16] . To naznačovalo, že atomy v atomové teorii Johna Daltona nebyly nedělitelné, jak tvrdil vědec, ale měly vnitřní strukturu. Davy také tvrdil, že prvky, které byly tehdy považovány za plyny, jako je dusík a vodík , mohly být za vhodných podmínek zkapalněny a pak se chovat jako kovy [17] [18] [K 1] .

V roce 1823 Michael Faraday , tehdejší asistent v Davyho laboratoři, úspěšně zkapalnil chlór a začal zkapalňovat všechny známé plynné prvky kromě dusíku, vodíku a kyslíku [16] . Krátce nato, v roce 1869, irský chemik Thomas Andrews studoval fázový přechod z kapaliny na plyn a vytvořil termín kritický bod k popisu stavu, ve kterém jsou plyn a kapalina nerozlišitelné jako fáze [19] , a holandský fyzik Johannes van der Waals představil teoretický základ, který umožnil předpovídat kritické chování na základě měření při mnohem vyšších teplotách [20] :35–38 . V roce 1908 James Dewar a Heike Kamerling-Onnes úspěšně zkapalňovali vodík a nově objevený plyn, helium [21] .

Paul Drude v roce 1900 navrhl první teoretický model pro klasický elektron pohybující se v kovu [12] . Drudeův model popisoval vlastnosti kovů v podmínkách plynu volných elektronů a byl prvním mikroskopickým modelem, který vysvětlil empirická pozorování, jako je Wiedemann-Franzův zákon [22] [23] :27–29 . Navzdory úspěchu modelu volných elektronů Drude měl však jeden pozoruhodný problém: nedokázal správně vysvětlit elektronický příspěvek ke specifickému teplu , magnetické vlastnosti kovů a teplotní závislost měrného odporu při nízkých teplotách [24] : 366–368 .

V roce 1911, tři roky po prvním zkapalnění helia, Onnes, pracující na univerzitě v Leidenu, objevil supravodivost rtuti , když pozoroval, jak její elektrický odpor mizí při teplotách pod určitou hodnotou [25] . Tento jev překvapil nejlepší teoretické fyziky té doby, zůstal nevysvětlitelný po několik desetiletí [26] . Albert Einstein v roce 1922 s ohledem na moderní teorie supravodivosti řekl, že „s naší dalekosáhlou neznalostí kvantové mechaniky kompozitních systémů jsme velmi daleko od toho, abychom byli schopni sestavit teorii z těchto vágních představ“ [27] .

Nástup kvantové mechaniky

Klasický model Drude rozšířili Wolfgang Pauli , Arnold Sommerfeld , Felix Bloch a další fyzikové. Pauli si uvědomil, že volné elektrony v kovu se musí řídit statistikami Fermi-Dirac . Pomocí této myšlenky vyvinul v roce 1926 teorii elektronového plynového paramagnetismu . Krátce poté Sommerfeld začlenil statistiku Fermi-Dirac do modelu volných elektronů a získal přesnější vysvětlení tepelné kapacity. O dva roky později Bloch použil kvantovou mechaniku k popisu pohybu elektronu v periodické mřížce [24] :366–368 . Matematika krystalových struktur vyvinutá Augustem Bravaisem , Evgrafem Fedorovem a dalšími byla použita ke klasifikaci krystalů podle jejich skupin symetrie a tabulky krystalových struktur byly základem pro sérii sbírek International Tables of Crystallography , poprvé publikovanou v roce 1935. Výpočty pásové struktury byly poprvé použity v roce 1930 k předpovědi vlastností nových materiálů a v roce 1947 John Bardeen , Walter Brattain a William Shockley vyvinuli první polovodičový tranzistor , ohlašující revoluci v elektronice [12] .

V roce 1879 Edwin Herbert Hall , pracující na Univerzitě Johnse Hopkinse , objevil napětí, které se vyskytuje ve vodičích ve směru příčném jak k elektrickému proudu, tak k magnetickému poli kolmému k proudu [28] . Tento jev se kvůli povaze nosičů náboje ve vodiči začal nazývat Hallův jev , ale v té době nebyl řádně vysvětlen, protože elektron byl experimentálně objeven až o 18 let později. Po nástupu kvantové mechaniky Lev Landau v roce 1930 rozvinul Landauovu teorii kvantování a položil základ pro teoretické vysvětlení kvantového Hallova jevu , objeveného o půl století později [29] :458–460 [30] .

Magnetismus jako vlastnost hmoty je v Číně znám již od roku 4000 před naším letopočtem. E. [31] :1–2 První moderní studie magnetismu však začaly až s rozvojem elektrodynamiky Faradayem, Maxwellem a dalšími v 19. století , který zahrnoval klasifikaci materiálů jako feromagnetické , paramagnetické a diamagnetické na základě jejich odezva na magnetické pole [32] . Pierre Curie zkoumal závislost magnetizace na teplotě a objevil bodový fázový přechod ve feromagnetických materiálech pojmenovaných po něm. V roce 1906 zavedl Pierre Weiss koncept magnetických domén , aby vysvětlil základní vlastnosti feromagnetik [33] :9 . První pokus o mikroskopický popis magnetismu provedli Wilhelm Lenz a Ernst Ising pomocí Isingova modelu , který popsal magnetické materiály jako sestávající z periodické mřížky rotací , které se kolektivně zmagnetizovaly. Přesná řešení Isingova modelu ukázala, že spontánní magnetizace nemůže nastat v jedné dimenzi, ale je možná ve vícerozměrných mřížkách. Další výzkum, zejména práce Blocha o spinových vlnách a Neela o antiferomagnetismu , vedl k vývoji nových magnetických materiálů pro paměť na magnetických médiích [31] :36–38,g48 .

Moderní fyzika mnoha těles

Sommerfeldův model a spinové modely feromagnetismu ilustrují úspěšnou aplikaci kvantové mechaniky na problémy s kondenzovanou hmotou ve 30. letech 20. století. Stále však zůstávalo několik nevyřešených problémů, zejména popis supravodivosti a Kondova jevu [35] . Po druhé světové válce bylo několik myšlenek z kvantové teorie pole aplikováno na problémy kondenzované hmoty. Tito zahrnovali objev kolektivních excitačních režimů v pevných látkách nazývaných kvazičástice . Ruský fyzik Lev Landau použil myšlenku Fermiho teorie kapaliny , kterou vytvořil , ve které byly nízkoenergetické vlastnosti interagujících fermionových systémů dány pomocí Landauových kvazičástic. Landau také vyvinul zlou teorii pole pro spojité fázové přechody, ve kterých uspořádané fáze jsou popisovány jako spontánní porušení symetrie . Teorie také zavedla koncept parametru řádu pro rozlišení mezi uspořádanými fázemi. Výsledkem bylo, že v roce 1965 John Bardeen , Leon Cooper a John Schrieffer vyvinuli takzvanou BCS teorii supravodivosti, založenou na objevu, že libovolně malá přitažlivost mezi dvěma elektrony s opačnými spiny, nesenými fonony mřížky, může vést k vzhled vázaného stavu zvaného Cooperův pár [36] .

Studium fázového přechodu a kritického chování parametrů, nazývaných kritické jevy , bylo hlavní oblastí zájmu v 60. letech [38] . Leo Kadanov , Benjamin Widom a Michael Fisher rozvinuli Widomovy myšlenky kritických exponentů a škálování. Tyto myšlenky spojil Kenneth G. Wilson v roce 1972 v rámci renormalizačního skupinového formalismu v kontextu kvantové teorie pole [39] . Renormalizační skupina je formulována v kontextu tzv. Kadanoffova mechanismu, což odpovídá možnosti ekvivalentního popisu vlastností makroskopického vzorku v blízkosti bodu fázového přechodu pomocí sekvence různých mikroskopických modelů vzájemně propojených transformací. změna hodnoty "elementární" mikroskopické stupnice (například konstanta krystalové mřížky) při současné vhodné změně interakčních konstant [40] .

Kvantový Hallův jev objevil Klaus von Klitzing v roce 1980, když zjistil, že Hallova vodivost ve dvourozměrném vodivém systému je celočíselný násobek základní konstanty (viz obrázek). Účinek nezávisí na takových parametrech, jako je velikost systému a přítomnost nečistot [37] . V roce 1981 Robert Laughlin navrhl teorii k vysvětlení nepředvídané přesnosti Hallových plošin. To znamenalo, že Hallovu vodivost lze charakterizovat pomocí topologického invariantu nazývaného Zhengovo číslo [41] :69, 74 . Krátce nato, v roce 1982, Horst Stormer a Daniel Tsui pozorovali frakční kvantový Hallův jev , kde vodivost byla racionálním násobkem konstanty . Laughlin si v roce 1983 uvědomil, že jde o důsledek interakce kvazičástic v Hallových stavech a našel řešení pomocí variační metody , později nazvané Laughlinova vlnová funkce [42] .

V roce 1986 objevili Karl Müller a Johannes Bednorz první vysokoteplotní supravodič  , materiál, který byl supravodivý při teplotách až 50 Kelvinů . Ukázalo se, že vysokoteplotní supravodiče jsou příklady silně korelovaných materiálů, ve kterých hrají důležitou roli interakce elektron-elektron [43] .

Teorie

Teoretická fyzika kondenzované hmoty zahrnuje použití teoretických modelů k pochopení vlastností stavů hmoty. Patří mezi ně modely pro studium elektronických vlastností pevných látek, jako je Drudeův model , teorie pásma a teorie funkcionálu hustoty . Teoretické modely také byly vyvinuty ke studiu fyziky fázových přechodů , takový jako Ginzburg-Landau teorie , kritické exponenty a použití matematických metod kvantové teorie pole a skupiny renormalization . Moderní teoretický výzkum zahrnuje použití numerických výpočtů elektronické struktury a matematických nástrojů k pochopení takových jevů, jako je vysokoteplotní supravodivost , topologické fáze a kalibrační symetrie [44] [45] [46] .

Symetrie a její porušení

Symetrie je důležitým aspektem každé fyzikální teorie a často, i když neznáme podrobný obrázek jevu, nám umožňuje vyvodit nějaké konstruktivní závěry. Většina exaktních tvrzení ve fyzice vyplývá ze symetrických vlastností systému [47] . Běžným příkladem jsou krystalografické skupiny bodové symetrie pevných látek a jejich vztah s elektronovou pásovou strukturou [48] .

V některých stavech hmoty je pozorováno porušení symetrie , když odpovídající fyzikální zákony porušily symetrii . Typickým příkladem jsou krystalické pevné látky , které porušují spojitou translační symetrii . Mezi další příklady patří magnetizované feromagnety , které porušují rotační symetrii , a exotičtější stavy, jako je základní stav supravodiče BCS , který porušuje rotační symetrii U (1) [49] [50] .

Goldstoneův teorém v kvantové teorii pole říká, že v systému s porušenou spojitou symetrií mohou existovat excitace libovolně nízké energie, nazývané Goldstoneovy bosony . Například v krystalických pevných látkách odpovídají fononům , což jsou kvantované verze vibrací krystalové mřížky [51] .

Elektronická teorie pevných látek

Historicky byl kovový stav důležitým stavebním kamenem pro studium vlastností pevných látek. První teoretický popis kovů podal Paul Drude v roce 1900 modelem Drude , který vysvětlil elektrické a tepelné vlastnosti tím, že kov popsal jako ideální plyn nově objevených elektronů . Byl schopen odvodit empirický Wiedemann-Franzův zákon a získat výsledky, které jsou v těsné shodě s experimenty [23] :90–91 . Arnold Sommerfeld vylepšil tento klasický model zahrnutím elektronové statistiky a byl schopen vysvětlit anomální chování měrného tepla kovů ve Wiedemann-Franzově zákoně [23] :101–103 . V roce 1912 studovali strukturu krystalických pevných látek Max von Laue a Paul Knipping, když pozorovali rentgenový obraz krystalů a došli k závěru, že krystaly mají atomovou strukturu ve formě periodických mřížek [23] :48 [52] . V roce 1928 představil švýcarský fyzik Felix Bloch řešení Schrödingerovy rovnice s periodickým potenciálem, nazývané Blochova vlna [53] .

Určení elektronických vlastností kovů nalezením vícečásticové vlnové funkce je obecně výpočetně obtížný úkol, a proto je pro smysluplné předpovědi nutné použít přibližné metody [54] . Thomas-Fermi teorie , vyvinutá ve dvacátých létech, byla používána odhadnout systémovou energii a hustotu elektronů tím, že zachází s místní elektronovou hustotou jako variační parametr . Později, ve 30. letech 20. století, Douglas Hartree , Vladimir Fock a John Slater vyvinuli takzvanou Hartree-Fockovu metodu ke zlepšení Thomas-Fermiho modelu. Hartree-Fockova metoda zohlednila statistiku výměny jednočásticových elektronových vlnových funkcí. Obecně je velmi obtížné vyřešit Hartree-Fockovu rovnici. Přesné řešení má pouze případ s volným elektronovým plynem [55] :330–337 . Nakonec v letech 1964-65 Walter Cohn , Pierre Hohenberg a Lou Je Cham navrhli teorii funkcionálu hustoty , která poskytla realistické popisy objemových a povrchových vlastností kovů. Teorie funkcionálu hustoty je široce používána od 70. let 20. století k výpočtu pásové struktury různých pevných látek [54] . Ke studiu mnohočásticových efektů interakce elektron-elektron, lepší shodě s experimentem zakázaných pásem polovodičů a excitovaných stavů se využívají metody mnohačásticových Greenových funkcí a jejich aproximace, např. GW-aproximace [56 ] , Bethe-Salpeterova rovnice [57] .

Rostoucí výpočetní schopnosti a pokrok v numerických metodách, které jsou stále více přitahovány algoritmy strojového učení , umožňují přejít od experimentální metody objevování nových materiálů k predikci strukturních a jiných vlastností nových sloučenin, zejména vznikají nové databáze. pro miliony chemických sloučenin a krystalů: Materials Project [58] , Open Quantum Materials Database [59] , Automatic Flow for Materials Discovery [60] ; a dvourozměrné materiály: C2DB [61] , 2DMatPedia [62] . Moderní bezplatné a komerční balíčky pro výpočet elektronické struktury z prvních principů se vyznačují využitím paralelních výpočtů , které se používají v grafických procesorech . Mezi nejpoužívanější programy patří Abinit [63] , VASP [64] , WIEN2k [65] , Quantum ESPRESSO [66] .

Fázový přechod

Fázový přechod se týká změny fáze systému, která je způsobena změnou externího parametru, jako je teplota . Klasický fázový přechod nastává při konečné teplotě, kdy je zničen řád systému. Když například roztaje led a stane se z něj voda, uspořádaná krystalová struktura je zničena. Kvantové fázové přechody mají teplotu na absolutní nule a používají netepelné parametry k řízení fázového přechodu, jako je tlak nebo magnetické pole, když je řád zničen kvantovými fluktuacemi , vyvstávajícími z Heisenbergova principu neurčitosti . Zde různé kvantové fáze systému odkazují na různé základní stavy hamiltonovské matice. Pochopení chování kvantového fázového přechodu je důležité ve složitých problémech vysvětlování vlastností magnetických izolátorů vzácných zemin, vysokoteplotních supravodičů a dalších látek [67] .

Existují dvě třídy fázových přechodů: přechody prvního řádu a přechody druhého řádu neboli spojité přechody . Pro kontinuální přechod dvě zúčastněné fáze koexistují při přechodové teplotě, nazývané také kritický bod . V blízkosti kritického bodu procházejí systémy kritickým chováním, ve kterém se některé jejich vlastnosti, jako je korelační délka, specifické teplo a magnetická susceptibilita , exponenciálně rozcházejí [67] . Tyto kritické jevy představují pro fyziky vážný problém, protože v této oblasti již neplatí obvyklé makroskopické zákony a musí se objevit nové myšlenky a metody, aby se našly zákony, které popisují systém [68] :75 .

Nejjednodušší teorií, která může popsat spojité fázové přechody, je Ginzburg-Landauova teorie , která pracuje v takzvané aproximaci středního pole . Pouze přibližně vysvětluje spojitý fázový přechod pro feroelektrika a supravodiče typu I, které zahrnují mikroskopické interakce na velké vzdálenosti. Pro jiné typy systémů, které zahrnují těsné interakce blízko kritického bodu, je zapotřebí vylepšená teorie [69] :8–11 .

V blízkosti kritického bodu se vyskytují fluktuace v široké škále měřítek, přičemž charakteristika celého systému je měřítkově invariantní. Metody renormalizační skupiny důsledně průměrují nejkratší oscilace ve stupních a šetří jejich vliv do další fáze. Tímto způsobem je možné systematicky zkoumat změny ve fyzikálním systému, uvažované v různých měřítcích. Tyto metody spolu s výkonnými počítačovými simulacemi významně přispívají k vysvětlení kritických jevů spojených se spojitými fázovými přechody [68] :11 .

Experiment

Experimentální fyzika kondenzovaných látek zahrnuje použití experimentálních metod a přístrojů k objevování a vysvětlení nových vlastností materiálů. Takové přístroje měří účinky elektrických a magnetických polí , funkce změny odezvy , transportní vlastnosti a termometrii [70] . Běžně používané experimentální techniky zahrnují spektroskopii s detektory rentgenových paprsků , infračerveného záření a nepružného rozptylu neutronů; studium tepelné odezvy pomocí měrné tepelné kapacity a měření prostupu tepla a tepelné vodivosti , elektrická měření.

Rozptyl

Několik experimentů s kondenzovanou hmotou zahrnuje rozptyl rentgenových paprsků , optických fotonů , neutronů materiálovými složkami. Volba rozptylového záření závisí na měřítku pozorované energie. Viditelné světlo má energii na stupnici 1 elektronvolt (eV) a používá se k měření permitivity a indexu lomu . Rentgenové záření má energii řádově 10 keV , a proto je schopno měřit stupnice délky atomu a používá se k měření hustoty elektronového náboje [71] :33–34 .

Neutrony se používají ke studiu atomových měřítek, ke studiu rozptylu jader, elektronových spinů a magnetizace (protože neutrony mají spin, ale nemají náboj). Měření Coulombova a Mottova rozptylu se provádí pomocí elektronových svazků s následnou detekcí rozptýlených částic [71] :33–34 [72] :39–43 . Podobně se pozitronová anihilace používá pro nepřímá měření lokální elektronové hustoty [73] . Laserová spektroskopie je vynikajícím nástrojem pro studium mikroskopických vlastností prostředí, například pro studium zakázaných přechodů v prostředí s nelineární optickou susceptibilitou [68] :258–259 .

Nízkoenergetické elektrony (do 1 keV ) slabě pronikají krystaly díky velkému průřezu rozptylu a jsou proto ideální pro studium povrchů krystalů elektronovou difrakcí [74] . Touha po poznání vlastností oblastí blízkého povrchu je motivována vytvořením nových materiálů s řízením růstu, například v epitaxi molekulárního svazku [75] . Dvourozměrné materiály se od trojrozměrných liší nepřítomností objemu, proto transmisní elektronová mikroskopie , pracující s energiemi řádově desítek keV s korekcí aberace, umožňuje sledovat polohu jednotlivých atomů v amorfních dvou- rozměrových struktur, v důsledku čehož je možné získat obraz plastických deformací ve dvourozměrném skle při působení smykových napětí se složitým pohybem jednotlivých atomů [76] .

Vnější magnetická pole

V experimentální fyzice kondenzovaných látek působí vnější magnetická pole jako termodynamické proměnné , které řídí stav, fázové přechody a vlastnosti materiálových systémů [77] . Nukleární magnetická rezonance (NMR) je technika, při níž se k nalezení rezonančních režimů jednotlivých elektronů využívá vnější magnetická pole, která poskytuje informace o atomové, molekulární a koordinační struktuře jejich okolí. Experimenty NMR se provádějí v magnetických polích do 60 Tesla . Vyšší magnetická pole zlepší kvalitu dat měření NMR [78] :69 [79] :185 . Výzkum kvantové oscilace je další experimentální technikou, která využívá silná magnetická pole ke studiu materiálových vlastností, jako je geometrie Fermiho povrchu [80] . Silná magnetická pole budou užitečná při experimentálním testování různých teoretických předpovědí, jako je kvantovaný magnetoelektrický jev, magnetický monopól pozorovaný v pevných látkách a půlčíselný kvantový Hallův jev [78] :57 .

Hmota pod vysokým tlakem

Všechny plyny ztuhnou při dostatečně nízké teplotě a tlaku ne vyšším než 15 GPa [81] . Vlastnosti pevných látek závisí na struktuře krystalové mřížky, proto vnější tlak vede ke změně pásové struktury materiálů a mohou nabývat neobvyklých vlastností, docházet k fázovým přeměnám, jako je tomu například u diamantů v kimberlitových trubkách . [82] . Vysoké tlaky se dosahují v laboratoři v článcích s diamantovými kovadlinami . Pomocí takového nastavení byla v roce 2020 demonstrována supravodivost při pokojové teplotě v CSH 8 [83] .

Studené atomové plyny

Zachycování ultrachladných atomů v optických mřížkách je experimentální nástroj běžně používaný ve fyzice kondenzovaných látek, stejně jako v atomové, molekulární a optické fyzice . Tato metoda zahrnuje použití optických laserů k vytvoření interferenčního vzoru , který působí jako mřížka , ve které jsou zachycovány ionty nebo atomy při velmi nízkých teplotách. Studené atomy v optických mřížkách se používají jako kvantové simulátory , to znamená, že fungují jako řízené systémy, které simulují chování složitějších systémů, jako jsou frustrační magnety [84] . Používají se zejména k vytváření jedno-, dvou- a trojrozměrných mřížek Hubbardova modelu s předem stanovenými parametry a také ke studiu fázových přechodů v antiferomagnetických materiálech a spinových kapalinách [85] [86] .

V roce 1995 byl plyn z atomů rubidia , ochlazený na teplotu 170 nK, použit k experimentální realizaci Bose-Einsteinova kondenzátu , nového stavu hmoty původně předpovězeného C. Bosem a Albertem Einsteinem , ve kterém je velké množství atomů zaujímají jeden kvantový stav [87] .

Quantum Computing

V kvantové práci na počítači jsou informace reprezentovány kvantovými bity nebo qubity . Qubity mohou podstoupit dekoherenci před dokončením výpočtů a ztratit uložené informace. Tento vážný problém omezuje praktickou aplikaci kvantových počítačů [88] . K vyřešení tohoto problému bylo navrženo několik slibných přístupů ve fyzice kondenzovaných látek, včetně qubitů založených na Josephsonových přechodech , spintronických qubitů využívajících magnetické materiály nebo topologických neabelovských aniontů ze stavů frakčního kvantového Hallova jevu [89] . Navzdory skutečnosti, že kvantové počítače musí obsahovat tisíce qubitů pro prakticky užitečné výpočty, některé výsledky nám umožňují vyvodit závěry o implementaci kvantové nadřazenosti v systému 49 qubitů, tedy ve skutečnosti vyřešit problém, který se ukáže jako být pro klasické počítače příliš obtížné [90] . Další oblastí použití qubitů je simulace skutečných kvantových systémů v takzvaném kvantovém simulátoru navrženém Yuri Maninem a Richardem Feynmanem na počátku 80. let [91] [92] . Místo zkoumání původního kvantového systému lze uvažovat o jeho implementaci prostřednictvím qubitů, které reprodukují stejné fyzikální efekty, ale ve více kontrolovaném systému. Tímto způsobem byl implementován Mottův izolátor v Bose-Hubbardově systému s řízenou disipací a byly studovány fázové přechody v mřížkách supravodivých rezonátorů spojených s qubity [93] [94] .

2D materiály

Teprve v roce 2004 vytvořili vědci z Manchesterské univerzity první tranzistor s efektem pole z grafenu  , dvourozměrné modifikace uhlíku [95] . Flexibilita manipulace s 2D materiály a jejich jedinečné vlastnosti přilákaly mnoho výzkumníků, a tak se rodina 2D materiálů rychle rozrůstá. Dvourozměrné materiály vykazují dobře známé efekty jako feromagnetismus [96] , supravodivost [97] [98] , feroelektřina [99] , ale možnost ovlivnit vlastnosti dvourozměrného materiálu prostřednictvím efektu pole otevírá široké vyhlídky. pro praktické aplikace v elektronice [100] . Je známo, že když se supravodič a obyčejný kov dostanou do kontaktu, Cooperovy páry proniknou do normálního kovu, to znamená, že normální kov získá vlastnosti supravodiče - tento efekt se nazývá jev blízkosti . U dvourozměrných materiálů se vlastnosti blízkých materiálů, ať už jde o supravodič, feromagnet nebo materiál se silnou interakcí spin-orbita, částečně projevují v navazujících materiálech v oslabené formě. Grafen může například vykazovat supravodivost při kontaktu se supravodičem, feromagnetismus při kontaktu s feromagnetickým izolátorem nebo interakci spin-orbit při kontaktu s vhodnými materiály [101] . Vlastnosti materiálů získávají nové rysy vlivem blízkosti magnetických materiálů [102] . Čisté a ideální mřížky dvourozměrných materiálů mění vlastnosti dobře prozkoumaných materiálů v důsledku tvorby supermřížkového potenciálu a v důsledku toho vznikla taková oblast výzkumu, jako je twistronika [97] . Vzájemnou rotaci dvou vrstev grafenu lze demonstrovat pomocí jehly mikroskopu atomárních sil [103] . Všechny tyto efekty lze ovládat pomocí elektrického pole [104] . Ve vakuu se kapaliny odpařují při pokojové teplotě, což znemožňuje použití elektronové mikroskopie ke studiu organických objektů, jako jsou proteiny a živé buňky. Grafen, který je neprostupný pro všechny chemické prvky a je dostatečně tenký, chrání živou buňku před vysycháním v ultra vysokém vakuu rastrovacího elektronového mikroskopu [105] .

Aplikace

Výzkum ve fyzice kondenzovaných látek vedl k mnoha důležitým aplikacím, jako je vývoj polovodičového tranzistoru [12] , laserová technologie [68] a řada jevů studovaných v kontextu nanotechnologie [106] :111ff . Rastrovací tunelovací mikroskopie se používá k řízení procesů v nanometrovém měřítku, což vedlo k rozvoji nanotechnologie [89] .

Největší přínos fyziky kondenzovaných látek do aplikovaného oboru je spojen s objevem tranzistorů. Řiditelnost planárních tranzistorů s efektem pole závisí na kapacitě mezi hradlem a kanálem tranzistoru. Moderní elektronika směřuje k architektuře 3D tranzistorů, tzv. FinFET (Vertical Gate Field Effect Transistor), kde lze výrazně zlepšit frekvenční odezvu a únik [107] . Pro další zvýšení výkonu by mělo být hradlo umístěno kolem vodivého kanálu (tranzistor s efektem pole s hradlem all-around), který má podobu nanodrátu [108] . I přes dominantní roli křemíkové technologie při výrobě integrovaných obvodů existují úspěšné pokusy o využití nových materiálů pro výrobu procesorů, zejména dvourozměrného disulfidu molybdenu [109] a uhlíkových nanotrubic [110] .

Mezilehlý stav mezi kapalinami a pevnými látkami je obsazen měkkou hmotou , která je široce používána v každodenním životě, pokud jde o polymery, tkaniny a dřevo, které silně reagují na vnější poruchy kvůli slabosti vazeb mezi jejich složkami (hlavně nejslabší dodávka der Waals a vodíkové vazby ) [111] . Nízká hustota uhlíkových vláken a mechanické vlastnosti uhlíkových vláken umožňují použití kompozitních materiálů v oblastech, kde je důležitý poměr pevnosti k hmotnosti materiálu, jako je konstrukce letadel a sportovní vybavení [112] . Tekuté krystaly našly uplatnění v elektronice [113] . Fyzika kondenzovaných látek má důležité aplikace i pro biofyziku , např. vznikla experimentální metoda zobrazování magnetickou rezonancí , která je hojně využívána v lékařské diagnostice [89] .

Internet věcí vyžaduje zdroje energie bez nutnosti periodické kontaminace a předpokládá se, že zdrojem energie pro takové systémy budou environmentální zdroje: vibrace, rádiové signály, teplo. energie je doprovázen její přeměnou na elektrickou energii a jejím uložením do baterií. Mikroelektromechanická zařízení se používají k převodu vibrací pomocí různých fyzikálních jevů, jako je inverzní piezoelektrický jev , magnetostrikce , antény a usměrňování signálu jsou vyžadovány pro sběr radiofrekvenčního spektra . Až 70 % hlavní energie se obvykle přemění na teplo, což vyžaduje vývoj různých termoprvků k zachycení a opětovnému využití této ztracené energie [114] .

Poznámky

Komentáře
  1. ↑ Jak vodík, tak dusík byly od té doby zkapalněny; běžný kapalný dusík a vodík však nemají kovové vlastnosti. Fyzici Eugene Wigner a Hillard Bell Huntington v roce 1935 předpověděli, že stav kovového vodíku existuje při dostatečně vysokých tlacích (vyšších než 25 GPa), což nebylo experimentálně pozorováno.
Prameny
  1. ↑ Kohn W. (1999). "Esej o fyzice kondenzovaných látek ve dvacátém století." Recenze moderní fyziky . 71 (2): 59-77. DOI : 10.1103/RevModPhys.71.S59 .
  2. ↑ 12 Kohn , 1999 , s. S59.
  3. ↑ Martin Joseph D. Když se fyzika kondenzované hmoty stala králem  // Physics Today. - 2019. - T. 72 . - S. 30-37 . - doi : 10.1063/PT.3.4110 .
  4. ↑ Philip Anderson . Katedra fyziky . Univerzita Princeton. Staženo: 27. března 2012.
  5. ↑ Anderson Philip W. In Focus: More and Different  //  World Scientific Newsletter. - 2011. - Listopad ( vol. 33 ).
  6. ↑ Fyzika kondenzované hmoty . Datum přístupu: 20. dubna 2015.
  7. ↑ Martin Joseph D. Co znamená změna jména? Fyzika pevných látek, fyzika kondenzovaných látek a věda o materiálech  // Fyzika v  perspektivě : deník. - 2015. - Sv. 17 , č. 1 . - str. 3-32 . - doi : 10.1007/s00016-014-0151-7 . — .
  8. ↑ Kohn W. Esej o fyzice kondenzovaných látek ve dvacátém století  // Reviews of Modern Physics  : journal  . - 1999. - Sv. 71 , č. 2 . -P.S59 - S77 . - doi : 10.1103/RevModPhys.71.S59 . - . Archivováno z originálu 25. srpna 2013.
  9. ↑ Frenkel Ya. I. Kinetická teorie kapalin. - Leningrad: Nauka, 1975. - S. 5. - 592 s. — ISBN 5458328728 . — ISBN 9785458328722 .
  10. ↑ Práce ve fyzice kondenzovaných látek: Kariéra ve fyzice kondenzovaných látek . Práce ve fyzice dnes . Získáno 1. listopadu 2010. Archivováno z originálu 27. března 2009.
  11. ↑ Historie fyziky kondenzovaných látek . Americká fyzikální společnost. Staženo: 27. března 2012.
  12. ↑ 1 2 3 4 Marvin L. Cohen. Essay: Fifty Years of Condensed Matter Physics  (anglicky)  // Physical Review Letters  : journal. - 2008. - Sv. 101 , č. 25 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.101.250001 . - . — PMID 19113681 .
  13. ↑ Brandt N. B., Kulbachinsky V. A. Kvazičástice ve fyzice kondenzovaných látek. - 3. - M. : Fizmatlit, 2010. - S. 19. - 632 s. - ISBN 978-5-9221-1209-3 .
  14. ↑ Marder, 2010 , str. xx.
  15. ↑ Marder, 2010 , str. xxi.
  16. ↑ 12 David ; goodstein. Richard Feynman a historie supravodivosti  // Fyzika v  perspektivě : deník. - 2000. - Sv. 2 , ne. 1 . — S. 30 . - doi : 10.1007/s000160050035 . - .
  17. ↑ Sebraná díla sira Humphry Davy: Vol. II  (anglicky) / Davy, John. - Smith Elder & Co., Cornhill, 1839.
  18. ↑ Silvera, Isaac F.; Cole, John W. Metallic Hydrogen: Nejvýkonnější raketové palivo, které dosud existuje  //  Journal of Physics: journal. - 2010. - Sv. 215 , č.p. 1 . — S. 012194 . - doi : 10.1088/1742-6596/215/1/012194 . - .
  19. ↑ Rowlinson JS Thomas Andrews a kritický bod   // Příroda . - 1969. - Sv. 224 , č.p. 8 . - str. 541-543 . - doi : 10.1038/224541a0 . — .
  20. ↑ Atkins Peter, de Paula Julio. Základy fyzikální  chemie . - Oxford University Press , 2009. - ISBN 978-1-4292-1813-9 .
  21. ↑ Nobelova cena za fyziku 1913: Heike Kamerlingh Onnes . Nobel Media AB. Staženo: 24. dubna 2012.
  22. ↑ Kittel Charles. Úvod do fyziky pevných  látek . - John Wiley & Sons , 1996. - ISBN 978-0-471-11181-8 .
  23. ↑ 1 2 3 4 Hoddeson, Lillian. Out of the Crystal Maze: Chapters from the History of Solid State Physics  (anglicky) . - Oxford University Press , 1992. - ISBN 978-0-19-505329-6 .
  24. ↑ 12 Kragh Helge. Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century  (anglicky) . — Dotisk. - Princeton University Press , 2002. - ISBN 978-0-691-09552-3 .
  25. ↑ Dirk van Delft. Objev supravodivosti  (anglicky)  // Physics Today  : magazine. - 2010. - září ( roč. 63 , č. 9 ). - str. 38-43 . - doi : 10.1063/1.3490499 . — .
  26. ↑ Slichter Charles. Úvod do historie supravodivosti . Okamžiky objevování . Americký institut fyziky. Staženo: 13. června 2012.
  27. ↑ Joerg Schmalian. Neúspěšné teorie supravodivosti   // Modern Physics Letters B : deník. - 2010. - Sv. 24 , č. 27 . - str. 2679-2691 . - doi : 10.1142/S0217984910025280 . - . - arXiv : 1008.0447 .
  28. ↑ Hall Edwin. On a New Action of the Magnet on Electric Currents  (anglicky)  // American Journal of Mathematics  : journal. - 1879. - Sv. 2 , ne. 3 . - str. 287-292 . - doi : 10.2307/2369245 . Archivováno z originálu 9. března 2008.
  29. ↑ Landau LD, Lifshitz EM Kvantová mechanika : Nerelativistická teorie  . — Pergamon Press, 1977. - ISBN 978-0-7506-3539-4 .
  30. ↑ Lindley David. Zaměření: Orientační body — Náhodné zjištění vede ke kalibračnímu standardu . APS Physics (15. května 2015). Získáno 9. ledna 2016. Archivováno z originálu 7. září 2015.
  31. ↑ 1 2 Zjednodušená teorie magnetismu  . — Světová vědecká .
  32. ↑ Sabyasachi Chatterjee. Heisenberg a feromagnetismus   // Rezonance . - 2004. - Srpen ( ročník 9 , č. 8 ). - str. 57-66 . - doi : 10.1007/BF02837578 .
  33. ↑ Diferenciální modely  hystereze . — Springer.
  34. ↑ Zeeya Merali. Kolaborativní fyzika: teorie strun najde partnera na lavičce  (anglicky)  // Nature : journal. - 2011. - Sv. 478 , č.p. 7369 . - str. 302-304 . - doi : 10.1038/478302a . — . — PMID 22012369 .
  35. ↑ Piers Coleman.  Fyzika mnoha těles : Nedokončená revoluce  // Annales Henri Poincaré : deník. - 2003. - Sv. 4 , ne. 2 . - S. 559-580 . - doi : 10.1007/s00023-003-0943-9 . - . - arXiv : cond-mat/0307004 .
  36. ↑ Cooper, Leon N. Vázané elektronové páry v degenerovaném Fermiho plynu  // Physical Review  : journal  . - 1956. - Sv. 104 , č. 4 . - S. 1189-1190 . - doi : 10.1103/PhysRev.104.1189 . - .
  37. ↑ 1 2 Klitzin von Klaus. Kvantovaný Hallův efekt . Nobelprize.org (9. prosince 1985).
  38. ↑ Fisher Michael E. Teorie renormalizačních grup: Její základy a formulace ve statistické fyzice  // Reviews of Modern Physics  : journal  . - 1998. - Sv. 70 , č. 2 . - S. 653-681 . - doi : 10.1103/RevModPhys.70.653 . - .
  39. ↑ Wilson K. Renormalizační  skupina a expanze ε  // Physics Reports : deník. - 1974. - Sv. 12 , č. 2 . - str. 75-199 . - doi : 10.1016/0370-1573(74)90023-4 . — .
  40. ↑ D.V. Shirkov, Renormalizační skupina a funkční sebepodobnost v různých oblastech fyziky, TMF, 1984, ročník 60, číslo 2, 218-223.
  41. ↑ Avron Joseph E. Topological Look at the Quantum Hall Effect  // Physics Today  : magazine  . - 2003. - Sv. 56 , č. 8 . - str. 38-42 . - doi : 10.1063/1.1611351 . — .
  42. ↑ Wen Xiao Gang. Teorie okrajových stavů ve frakčních kvantových Hallových jevech  // International  Journal of Modern Physics C : deník. - 1992. - Sv. 6 , č. 10 . - S. 1711-1762 . - doi : 10.1142/S0217979292000840 . - . Archivováno z originálu 22. května 2005.
  43. ↑ Quintanilla George. Hádanka silných korelací  (anglicky)  // Physics World  : magazín. - 2009. - Červen. Archivováno z originálu 6. září 2012.
  44. ↑ Ashcroft Neil W., Mermin N. David. Fyzika pevných látek: [] . - New York: Saunders College Publishing , 1976. - ISBN 0-03-083993-9 .
  45. ↑ Mahan GD Fyzika mnoha částic . — 2. - Springer, 1990. - ISBN 978-0-306-43423-5 .
  46. ↑ Kittel Charles. Úvod do fyziky pevných látek. - New York: Wiley, 2005. - ISBN 978-0-471-68057-4 .
  47. ↑ Marder, 2010 , str. čtrnáct.
  48. ↑ Marder, 2010 , str. 17.
  49. ↑ Nambu Yoichiro. Spontánní narušení symetrie ve fyzice částic: případ křížového oplodnění . Nobelprize.org (8. prosince 2008).
  50. ↑ Greiter Martin. Je v supravodičích spontánně narušena invariance elektromagnetického měřidla? (anglicky)  // Annals of Physics : deník. - 2005. - 16. března ( roč. 319 , č. 2005 ). - str. 217-249 . - doi : 10.1016/j.aop.2005.03.008 . - . - arXiv : cond-mat/0503400 .
  51. ↑ Leutwyler H. Fonony jako Goldstoneovy bosony   // Helv.phys.acta) . - 1997. - Sv. 70 , č. 1997 _ - str. 275-286 . - . - arXiv : hep-ph/9609466 .
  52. ↑ Eckert Michael. Sporný objev: počátky rentgenové difrakce v krystalech v roce 1912 a její důsledky   // Acta Crystallographica A : deník. - Mezinárodní unie krystalografie , 2011. - Sv. 68 , č. 1 . - str. 30-39 . - doi : 10.1107/S0108767311039985 . — . — PMID 22186281 .
  53. ↑ Han Jung Hoon. Fyzika pevných  látek . - Univerzita Sung Kyun Kwan, 2010. Archivovaná kopie . Získáno 25. října 2019. Archivováno z originálu 20. května 2013.
  54. ↑ 1 2 Perdew John P. Čtrnáct snadných lekcí v teorii funkcionálních funkcí hustoty  // International  Journal of Quantum Chemistry : deník. - 2010. - Sv. 110 , č. 15 . - S. 2801-2807 . - doi : 10.1002/qua.22829 .
  55. ↑ Ashcroft Neil W., Mermin N. David. Fyzika pevných  látek . - Saunders College, 1976. - ISBN 978-0-03-049346-1 .
  56. ↑ Hedin Lars (1965). „Nová metoda pro výpočet Greenovy funkce jedné částice s aplikací na problém elektron-plyn“ . Phys. Rev. _ 139 (3A): A796-A823. Bibcode : 1965PhRv..139..796H . DOI : 10.1103/PhysRev.139.A796 .
  57. ↑ Bethe H., Salpeter E. (1951). "Relativistická rovnice pro problémy vázaného stavu." Fyzický přehled . 84 (6): 1232. Bibcode : 1951PhRv...84.1232S . DOI : 10.1103/PhysRev.84.1232 .
  58. ↑ Projekt Materiály  . Datum přístupu: 11. dubna 2021.
  59. ↑ Otevřená databáze kvantových  materiálů . Datum přístupu: 11. dubna 2021.
  60. ↑ LETÍ  . _ Datum přístupu: 11. dubna 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- modelování propustnosti a objev atomově tenkých krystalů  // 2D materiály. - 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, otevřená výpočetní databáze dvourozměrných materiálů z přístupů shora dolů a zdola nahoru  // Objem vědeckých dat. - 2019. - T. 6 . - S. 86 . - doi : 10.1038/s41597-019-0097-3 . - arXiv : 1901.09487 .
  63. ↑ Abinit  . _ Datum přístupu: 11. dubna 2021.
  64. ↑ The Vienna Ab initio Simulation Package  . Datum přístupu: 11. dubna 2021.
  65. ↑ WIEN2k  . _ Datum přístupu: 11. dubna 2021.
  66. ↑ Kvantové  ESPRESSO . Datum přístupu: 11. dubna 2021.
  67. ↑ 1 2 Vojta Matyáš. Kvantové fázové přechody  //  Zprávy o pokroku ve fyzice : deník. - 2003. - Sv. 66 , č. 12 . - S. 2069-2110 . - doi : 10.1088/0034-4885/66/12/R01 . - . - arXiv : cond-mat/0309604 .
  68. ↑ 1 2 3 4 Fyzika kondenzovaných látek, fyzika v průběhu 90. let 20. století . Národní rada pro výzkum.
  69. ↑ Magnetický kritický rozptyl  . — Oxford University Press .
  70. ↑ Richardson, Robert C. Experimentální metody ve fyzice kondenzovaných látek při nízkých teplotách. - Addison-Wesley, 1988. - ISBN 978-0-201-15002-5 .
  71. ↑ 1 2 Chaikin PM Principy fyziky kondenzovaných látek  . - Cambridge University Press , 1995. - ISBN 978-0-521-43224-5 .
  72. ↑ Wentao Zhang. Fotoemisní spektroskopie na vysokoteplotním supravodiči: Studie Bi2Sr2CaCu2O8 pomocí laserové fotoemise s rozlišením úhlu  . — Springer Science & Business Media . — ISBN 978-3-642-32472-7 .
  73. ↑ Siegel RW Pozitronová anihilační spektroskopie  // Annual Review of Materials Science  . - 1980. - Sv. 10 . - str. 393-425 . - doi : 10.1146/annurev.ms.10.080180.002141 . — .
  74. ↑ Marder, 2010 , str. 82.
  75. ↑ Marder, 2010 , str. 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. Zobrazování atomových přeuspořádání ve dvourozměrném křemičitém skle: Sledování Silica's Dance  // Science. - 2013. - T. 342 . - S. 224-227 . - doi : 10.1126/science.1242248 .
  77. ↑ Výbor pro zařízení pro fyziku kondenzovaných látek. Zpráva pracovní skupiny IUPAP o zařízeních pro fyziku kondenzovaných látek: vysoká magnetická pole . Mezinárodní unie čisté a aplikované fyziky. "Magnetické pole není jen spektroskopický nástroj, ale je to termodynamická proměnná, která spolu s teplotou a tlakem řídí stav, fázové přechody a vlastnosti materiálů."
  78. ↑ 1 2 Výbor pro posouzení současného stavu a budoucího směřování vědy o vysokém magnetickém poli ve Spojených státech amerických; Board on Physics and Astronomy; divize inženýrských a fyzikálních věd; Národní rada pro výzkum. Věda o vysokém magnetickém poli a její aplikace ve Spojených státech : současný stav a budoucí směry  . — National Academy Press, 2013. - ISBN 978-0-309-28634-3 .
  79. ↑ Moulton WG, Reyes AP Nukleární magnetická rezonance v pevných látkách při velmi vysokých magnetických polích // Vysoká magnetická pole  / Herlach Fritz. - World Scientific , 2006. - (Věda a technologie). - ISBN 978-981-277-488-0 .
  80. ↑ Nicolas Doiron-Leyraud. Kvantové oscilace a Fermiho povrch v nedopovaném supravodiči s vysokým Tc  //  Nature : journal. - 2007. - Sv. 447 , č.p. 7144 . - str. 565-568 . - doi : 10.1038/nature05872 . — . - arXiv : 0801.1281 . — PMID 17538614 .
  81. ↑ Grochala Wojciech, Hoffmann Roald, Feng Ji, Ashcroft Neil W. (2007). „Chemická představivost při práci na velmi těsných místech“ . Mezinárodní vydání Angewandte Chemie . 46 (20): 3620-3642. doi : 10.1002/anie.200602485 . PMID  17477335 .
  82. ↑ Hazen Robert M. Vysokotlaké jevy  . https://www.britannica.com/ . Encyclopædia Britannica, Inc. Staženo 17. dubna 2021.
  83. ↑ Snider Elliot, Dasenbrock-Gammon Nathan, McBride Raymond, Debessai Mathew, Vindana Hiranya, Vencatasamy Kevin, Lawler Keith V., Salamat Ashkan, Dias Ranga P. (říjen 2020). „Supravodivost při pokojové teplotě v uhlíkatém hydridu síry“. příroda . 586 (7829): 373-377. DOI : 10.1038/s41586-020-2801-z .
  84. ↑ Julia; Buluta. Kvantové simulátory  (anglicky)  // Science. - 2009. - Sv. 326 , č.p. 5949 . - str. 108-111 . - doi : 10.1126/science.1177838 . - . — PMID 19797653 .
  85. ↑ Markus; Greiner. Fyzika kondenzovaných látek: Optické mřížky   // Příroda . - 2008. - Sv. 453 , č.p. 7196 . - str. 736-738 . - doi : 10.1038/453736a . — . — PMID 18528388 .
  86. ↑ Jaksch D.  The cold atom Hubbard toolbox  // Annals of Physics : deník. - 2005. - Sv. 315 , č.p. 1 . - str. 52-79 . - doi : 10.1016/j.aop.2004.09.010 . - . - arXiv : cond-mat/0410614 .
  87. ↑ Glanz James . 3 Výzkumníci sídlící v USA získali Nobelovu cenu za fyziku , The New York Times  (10. října 2001). Staženo 23. května 2012.
  88. ↑ DiVincenzo David P. (1995). "Kvantové počítání". věda . 270 (5234): 255-261. Bibcode : 1995Sci...270..255D . CiteSeerX  10.1.1.242.2165 . DOI : 10.1126/science.270.5234.255 .  (vyžadováno předplatné)
  89. ↑ 1 2 3 Nai-Chang; Jo. A Perspective of Frontiers in Modern Condensed Matter Physics  (anglicky)  // Bulletin AAPPS: journal. - 2008. - Sv. 18 , č. 2 .
  90. ↑ Arute Frank, Arya Kunal, Babbush Ryan, Bacon Dave, Bardin Joseph C. Kvantová nadvláda pomocí programovatelného supravodivého procesoru   // Nature . - 2019. - říjen ( výr. 7779 , č. 574 ). - S. 505-510 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/s41586-019-1666-5 . Archivováno z originálu 23. října 2019.
  91. ↑ Manin Yu. I. Vychislimoe i nevychislimoe: [ rus. ] . — Sov. Rozhlas, 1980. - S. 13-15.
  92. ↑ Feynman Richard (1982). „Simulace fyziky s počítači“. 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. února 2019). "Disipativně stabilizovaný Mottův izolátor fotonů." příroda . 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. února 2017). "Pozorování disipativního fázového přechodu v jednorozměrné obvodové mřížce QED." Fyzický přehled 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  // Science. - 2004. - T. 306 . - S. 666-669 . - doi : 10.1126/science.1102896 .
  96. ↑ Cheng Gong, Xiang Zhang. Dvourozměrné magnetické krystaly a vznikající heterostrukturní zařízení  // Věda. - 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. Přímé pozorování široce laditelného bandgapu ve dvouvrstvém grafenu. (anglicky)  // Nature: 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. Korelované chování izolátoru při polovičním vyplnění supermřížek grafenu magického úhlu. (anglicky)  // Nature: 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. a Seidel Jan. Feroelektrický polokov při pokojové teplotě  // 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 Kassaptarshi, Redwing Joan, Hinklei Christora , Duin Adri van, Crespi Vin, Kar Swastik, Robinson Joshua 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. Blízké materiály  // Materials Today. - 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. Emergentní jevy a efekty blízkosti ve dvourozměrných magnetech a heterostrukturách  // Přírodní materiály. - 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. Twistable elektronika s dynamicky otočnými heterostrukturami  // Science. - 2018. - T. 361 . - S. 690-693 . - doi : 10.1126/science.aat6981 .
  104. ↑ Žutić a kol., 2019 .
  105. ↑ Wojcik Michal, Hauser Margaret, Li Wan, Moon Seonah, Xu Ke. Elektronová mikroskopie s podporou grafenu a korelovaná superrozlišovací mikroskopie mokrých buněk  // Nature Comm.. - 2015. - V. 6 . - S. 7384 . - doi : 10.1038/ncomms8384 .
  106. ↑ Výbor pro CMMP 2010; Výbor pro vědy o pevném stavu; Board on Physics and Astronomy; Divize inženýrských a fyzikálních věd, Národní rada pro výzkum. Fyzika kondenzovaných látek a materiálů: Věda o světě kolem nás  . — National Academy 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, (prosinec 1998). „MOSFET se složeným kanálem pro éru hluboko pod desetiny mikronů“. International Electron Devices Meeting 1998. Technical Digest (kat. č. 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 . - The Electrochemical Society , 2015. - S. 109. - ISBN 9781607686750 .
  109. ↑ Wachter Stefan, Polyushkin Dmitry K., Bethge Ole & Mueller Thomas. Mikroprocesor na bázi dvourozměrného polovodiče  // 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. Moderní mikroprocesor postavený z komplementárních Uhlíkové nanotrubkové tranzistory  // Příroda. - 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). „Vliv orientace vláken na opotřebení nástroje při ořezávání hran laminátů z plastů vyztužených uhlíkovými vlákny (CFRP). nosit . Elsevier BV 450–451: 203213. doi : 10.1016 /j.wear.2020.203213 . ISSN  0043-1648 .
  113. ↑ Zhen P.-J. de . Měkké látky, Nobelova přednáška ve fyzice 1991  // UFN . - T. 162 , č. 9 . - S. 125-132 .
  114. ↑ Akinaga Hiroyuki. Nedávné pokroky a budoucí vyhlídky v technologiích získávání energie  // Jpn. J. Appl. Fyz.. - 2020. - T. 59 . - S. 110201 . doi : 10,35848 /1347-4065/abbfa0 .

Literatura

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Sekce materiálové vědy
Základní definice
Hlavní směry
Obecné aspekty
Další důležité pokyny
Příbuzné vědy
 Úseky statistické fyziky
Fyzika kondenzovaných látek