秦金峰

摘 要：凝聚態(tài)物理是研究凝聚態(tài)物質的結構和組成粒子（如原子、分子、離子、電子）之間相互作用與運動規(guī)律，從而闡明其性能和用途的科學，其涉及的種類繁多，如半導體、超導體、晶體、磁性物質等。而凝聚態(tài)物理學，作為當前物理學中最大、最活躍的分支學科之一，在許多學科領域乃至最前沿的高新科學技術領域中都發(fā)揮著至關重要的作用，為發(fā)展新材料、新技術、新工藝等提供了強有力的理論支撐。

關鍵詞：凝聚態(tài)物理；研究方向；成就

中圖分類號：O469 文獻標識碼：A

一、凝聚態(tài)物理的重要性

凝聚態(tài)物理主要從兩個方面體現(xiàn)其重要性：一方面體現(xiàn)為與相鄰學科（如粒子物理學）之間在概念、方法、技術等方面的滲透，促進材料科學、能源科學、環(huán)境科學等交叉學科的發(fā)展，并日益顯現(xiàn)出其強大的發(fā)展?jié)摿?。另一方面為研發(fā)和制備新型材料提供了強有力的理論數(shù)據(jù)和實驗支持，同時也為開發(fā)和拓展新領域提供了極具實用性的科學理論依據(jù)。

二、凝聚態(tài)物理的主要研究方向

隨著交叉學科的發(fā)展和技術需求的提高，凝聚物理的研究范圍更加廣闊，技術要求更加精密。凝聚態(tài)物理的主要研究方向有以下幾種。

1.軟物質物理學

軟物質概念于1991年提出，也稱為復雜液體。軟物質一般是由大分子或基團組成的，介于固體和液體之間的物相。一些常見的物質，如液晶、膠體、膜，生命體系物質諸如蛋白質、DNA、細胞等，都屬于軟物質。和由內能驅動的硬物質不同，軟物質的組織結構變化主要由熵驅動，變化過程中內能的變化很微小。

2.宏觀量子態(tài)

宏觀量子態(tài)是指用量子力學來描述宏觀體系的狀態(tài)，如超導中的電子庫珀對。宏觀量子態(tài)具有典型的量子力學性質，當前宏觀量子態(tài)領域研究的重點為耗散現(xiàn)象和退相干現(xiàn)象。

3.介觀物理與納米結構

介觀是指介于宏觀和微觀之間的體系。介觀物理學所研究的物質大小與納米科技的研究尺度有很大重合，所以這一研究方向也常稱之為“介觀物質和納米科技”。

4.固體電子論中的關聯(lián)區(qū)

凝聚態(tài)物理的前身——固體物理學研究的核心問題，就是固體中的電子行為。固體中的電子行為可根據(jù)電子間相互作用的大小分為三個區(qū)域，分別是強關聯(lián)區(qū)、中等關聯(lián)區(qū)和弱關聯(lián)區(qū)。現(xiàn)今研究固體電子論的大部分學者研究方向都是強關聯(lián)系統(tǒng)。

三、凝聚態(tài)物理的主要研究現(xiàn)象及其理論依據(jù)

目前凝聚態(tài)物理的主要研究現(xiàn)象有超導、光譜、弱相互作用、磁性研究（微磁學、鐵磁學、相圖、磁阻、巨磁阻抗效應等）、多向異性、子晶格、態(tài)密度、能隙、強關聯(lián)、激發(fā)態(tài)、量子通信、冷原子、霍爾效應等。

凝聚態(tài)物理所用的理論依據(jù)主要源于相變與臨界現(xiàn)象的理論，成熟完備的量子力學則是其堅定可靠的理論基石，在這兩種理論之下，凝聚態(tài)物理根植于相互作用的多粒子理論。凝聚態(tài)物理的前身——固體物理學中的一個重要理論依據(jù)是能帶理論。目前來說一些常用的理論方法有很多，比如蒙特·卡洛方法、波爾茨曼模型、分子動力學模擬、伊辛模型、有效場、平均場，等等。

四、目前凝聚態(tài)物理研究取得的一些成就

太陽能電池和納米器件是凝聚態(tài)物理研究在器件方面取得的較為突出的兩類成就。而在材料方面，凝聚態(tài)物理的研究成果則更為明顯，比如超導體、拓撲絕緣材料、納米材料、電子陶瓷材料、復合熱電材料、自旋液體、薄膜材料、碳材料（碳化罜薄膜，石墨烯，石墨炔等），等等。還有很多根據(jù)凝聚態(tài)物理的特性制備出來的極具效用的成果，比如利用粒子的隧道效應制備的隧道結夾層結構，利用量子點制備單電子晶體管和微腔激光器，利用磁鐵和非磁金屬制備磁量子阱，等等。當然，凝聚態(tài)物理方面取得的成就遠不止這些，還有很多相當具有發(fā)展?jié)摿Φ某删秃脱芯砍晒档梦覀內ド钊胙芯亢桶l(fā)掘。

基礎科學一直以來是科學技術發(fā)展的基礎和推手。凝聚態(tài)物理作為一門基礎學科，詮釋客觀物質世界存在的現(xiàn)象和規(guī)律，也為人們預測和創(chuàng)造新的事物提供理論依據(jù)和操作指導。

參考文獻：

[1]馮 端，金國鈞.凝聚態(tài)物理學中的基本概念[J].物理學進展，2000（1）.

[2]李興中. “凝聚態(tài)中核科學”研究進展[J].科技導報，2003（2）.