فیزیک ماده چگال چیست؟

[ RAMIN ] · 27/7/22

فیزیک ماده چگال رشته ای از فیزیک است که به خواص فیزیکی ماکروسکوپی و میکروسکوپی مواد می پردازد. به طور خاص، مربوط به فازهای "متراکم" مواد است و زمانی ظاهر می شوند که تعداد اجزای یک سیستم بسیار زیاد باشد همچنین تعاملات بین اجزای تشکیل دهنده این مواد قوی است. فیزیک ماده چگال بررسی می کند که چگونه ماده از تعداد زیادی اتم و الکترون در حال برهم کنش به وجود می آید، و از این برهمکنش ها چه خواص فیزیکی حاصل می شود. فیزیک ماده چگال به فیزیک ماده چگال «سخت»، که شامل ویژگی‌های کوانتومی ماده است، و فیزیک ماده چگال «نرم» که بر آن دسته از خواص ماده تمرکز دارد که مکانیک کوانتومی در آن نقشی ندارد، تقسیم می‌شود.
در گروه ماده چگال سه عضو هیات علمی تمام وقت و دو عضو هیات علمی بازنشسته مشغول به فعالیت هستند که زمینه های تحقیقاتی این گروه نیز شامل نانو فیزیک در حوزه ماده چگال، مطالعه اثرات نانو ساختاری در حوزه انرژی های پاک، بررسی آثار کوانتومی نانو ساختارها در حوزه¬های زیستی و پزشکی، کاربردهای نانو فیزیک در حوزه های انرژی های تجدیدپذیر(سلول های خورشیدی، پیل های سوختی، هیدروژن آفتابی)، قطعات نورگسیل،‌ مواد نرم (بلورهای مایع)، نانو کاتالیست ها، حسگرهای گازی و زیستی و اسپینترونیک، فیزیک آماری مواد زیستی (فعال)، برهم کنش های الکتروستاتیک در مواد نرم یونی (کلوییدها، پلی الکترولیت ها و غشاهای با بی نظمی بار سطحی)، مکانیک آماری و ترمودینامیک سیستم های نسبیتی (شبیه سازی دینامیک مولکولی)، انتقال حرارت در ابعاد نانو، ماده چگال عددي، روش نظريه مداري كوانتومي، الکترودینامیک ابررساناهای دمای بالا، مواد دوبعدی و کاربرد آنها می باشد. این گروه نیز شامل آزمابشگاه های مجهز از جمله اتاق تمیز ، سیستم VSMو امکانات سنتز و مشخصه یابی نانوساختارها و اندازه گیری خواص مغناطیسی مواد می باشد. آزمایشگاه تخصصی ماده چگال نیز جز آموزش های آموزشی این گروه می باشد که اخیرا در این گروه راه اندازی شده است.

[ RAMIN ] · 27/7/22

فیزیک ماده چگال چیست ؟

فیزیک حالت جامد ، چنان که از نام آن پیداست، فیزیک مواد جامد است. ولی امروزه غالبا اصطلاح فیزیک ماده چگال نیز بکار برده می‌شود، چرا که این نامگذاری ، مطالعه مایعات به ویژه فلزات مایع و نمکهای مذاب ، محلولها ، بلورهای مایع و حتی مواد گلیسرین را در بر می‌گیرد.
از دیدگاه امروزی ما ، فیزیک حالت جامد در واقع فیزیک جامدات بلورین است. بیشتر جامدات غیر آلی که در زندگی روزمره ، با آنها سروکار داریم، بلوری هستند و از استثناهای آشنا می‌توان از شیشه که یک مایع ابر سرد و دود ، که آمورف است، نام برد. ولی مواد آمورف مهمتر از دوده نیز وجود دارد.

تاریخچه
در پی کشف اشعه ایکس ، توسط فیزیکدان آلمانی و یلهلم کونراد رونتگن Rontgen در 10 نوامبر 1895 و به دنبال آن ، کشف پراش پرتوهای x و انتشار یک سری محاسبات و پیش بینیهای ساده و موفقیت آمیز در مورد ویژگیهای بلورین ، بررسی فیزیک حالد جامد بعنوان گسترش از فیزیک اتمی آغاز شد. به دلیل تاثیر متقابل و سودمند تجربه و نظریه بر یکدیگر ، یک علاقه‌مند عقلانی در فیزیک حالت جامد وجود دارد. و تعداد جوایز نوبل در دهه گذشته شاهدی بر این ادعاست. در سراسر دنیا تعداد فیزیکدانانی که بطور مفید در زمینه فیزیک حالت جامد به کار مشغولند، بیشتر از سایر رشته‌هاست.

[ RAMIN ] · 27/7/22

حوزه عمل
حوزه عمل فیزیک حالت چنان است که سراسر زندگی ما را فرا گرفته است. انواع وسایل از قبیل کتابها ، صندلی ، مداد پاکن پلاستیکی ، مداد و … ، در محیط اطراف ما قرار دارند ، که همه این وسایل را انسان برای آسایش و رفاه و یا زیبایی و استحکام بر گزیده است. هر کدام از این مواد جامد دارای رنگ مشخص بافت ، استحکام ، سختی ، چکش خواری است و رسانندگی الکتریکی ، رسانندگی گرمایی ، پذیرفتاری مغناطیسی و نقطه ذوب قابل اندازه گیری دارند.
هر جسم دارای طیف های جذبی و نشری مشخصی در ناحیه مریی ، فروسرخ و فرابنفش از طیف الکترومغناطیسی است. اما در حالت کلی می‌توان گفت که همه این ویژگیها تابع دو جنبه ساختار مواد است. نوع اتمها یا مولکلهایی که ماده از آنها ساخته شده است، و چگونگی پیوند یا کپه شدن آنها برای تشکیل جسم جامد. این وظیفه دشوار فیزیک حالت جامد یا شیمی فیزیک است که بکوشد تا ساختار مواد را به ویژگیهای فیزیکی یا شیمیایی مشاهده شده آنها ربط دهد.

چرا تعداد افراد متخصص در فیزیک حالت جامد کم است؟
روشن است که فیزیک حالت جامد موضوع بسیار گسترده‌ای است و زمینه‌های جالب و مشخصی را در بر می‌گیرد که در هر یک از آنها ، بعنوان مثال مغناطیس ، می‌توان به آسانی بحث را به مسایل تخصصی کشاند. پژوهشگران فیزیک حالت جامد در دنیا از هر رشته دیگر فیزیک بیشترند.
گستردگی موضوع از یک طرف جالب بوده و از طرف دیگر تولید اشکال می‌کند. جالب بودن آن در این است که گستره وسیعی از پدیده‌های شاخص را برای مطالعه و پژوهش عرضه می‌کند و اشکال آن در گستردگی هر موضوع است که ، برای هر کس مشکل است که از همه آنها آگاهی پیدا کند. از این رو تعداد افراد متخصص در فیزیک جامد اگر چنین متخصصانی باشند کم است.

[ RAMIN ] · 27/7/22

انگیزه مطالعه فیزیک حالت جامد
ابتدا اینکه فیزیک حالت جامد بخش جدایی ناپذیری از فیزیک است و تا جایی که فیزیک را یک پیشه ارزشمند فرهنگی و علمی بدانیم، فیزیک حالت جامد نیز چنین است. اما انگیزه دیگری که در گسترش فیزیک حالت جامد نقش داشته ، آن است که این رشته بطور گسترده‌ای با خواص ماده به شکل کپه‌ای طبیعی‌اش سر و کار دارد. به این معنی که بطور مثال یک پژوهشگر فیزیک جامد ، مس را دقیقاً به همان صورتی که در اتصالهای معمولی الکتریکی بکار می‌رود، بصورت فلز مس مطالعه می‌کند.
افزون بر این پدیده هایی مورد توجه فیزیک حالت جامد است که اغلب در فناوری از آن استفاده می گردد. تردیدی نیست که فناوری از گسترش پژوهش در فیزیک جامد بهره های فراوان برده است. شاید از بدیهی ترین زمینه های پیشرفت بتوان از الکترونیک به ویژه کاربرد اجسام نیم رسانا در ساختن قطعات حساس الکتریکی مانند ترانزیستور ، دیود و … نام برد. بنابراین فناوری نوین بیشتر بر پایه کاربرد پدیده‌های حالت جامد قرار دارد.

فیزیک حالت جامد و سایر علوم
• مغناطیس
• طیف سنجی فوتو الکترونی
• پخش
• نظریه در رفتگی یا فیزیک نیم رسانا
• ابر رسانایی
• فیزیک مواد
• زمین شناسی بلور
• فیزیک الکترونیک
• تکنولوژی لایه نشانی

[ RAMIN ] · 27/7/22

طلاعات تکمیلی

بیشتر شما با کلمه چگالی آشنا هستید. نسبت جرم به حجم مواد!
اما ماده با چگالی بیشتر یا ماده چگال تر ماده‌ای است که در حجم مشخصی از آن جرم بیشتری داشته باشیم.
اما این به معنی این نیست که فیزیک ماده چگال صرفاً به بررسی چیزهایی مثل سرب می‌‌پردازد!
فیزیکدان ها در اوایل قرن ۲۰ تنها می‌‌توانستند مسأله‌های مربوط به گازها را حل کنند. در واقع حل کردن مسایلی که در آنها تعداد زیادی ذره دخیل هستند خیلی سختتر از مسایلی است که در آنها با یک یا دو ذره سر و کار داریم. برای یک ذره با استفاده از قوانین نیوتن به راحتی می‌‌شود مسأله را حل کرد. اما تصور کنید بخواهیم سه حرکت حدود یک مول گاز که ۱۰به توان ۲۳ مولکول دارد را با استفاده از معادلات نیوتن حل کنیم! مطمینا از پس این کار بر نمی‌آییم.
اما کاری که فیزیکدانها همیشه کرده‌اند و می‌کنند تقریب زدن است. در اوایل قرن ۲۰ با چشم پوشی از چیزهایی مثل بر هم کنش بین مولکولها و کامل فرض کردن گازها راه حلهایی برای بررسی مسأله گازهای رقیق ارایه شده است اما خوب با باقی مسایل چه باید می‌‌کردیم…
کم کم تلاش برای پاسخ دادن به این سوال منجر به ایجاد شاخه جدید در فیزیک شد. فیزیک ماده چگال یعنی فیزیک بررسی موادی که دیگر آنقدر رقیق نیستند که بشود از برهم کنش بین ذرات آن‌ها صرف نظر کرد. البته مهم‌ترین مثال برای این جور مسایل، مسایل مربوط به جامدات و به ویژه فلزات هستند.
چیزهایی مثل انبساط و انقباض، رسانایی، ظرفیت گرمایی، هدایت الکتریکی و … شناخته شده بودند اما راه حل و مدل قابل قبولی برای آنها ارایه نشد…امروز فیزیک ماده چگال دیگر جواب این سوالها را داده است اما جواب دادن به یک سوال باعث ایجاد چند سوال جدید می‌‌شود و به همین دلیل دامنه فیزیک ماده چگال بسیار گسترده شده است. ماده چگال کاران تجربی این روزها بیشتر در حال بررسی خواص مغناطیسی مواد و بحث ابر رسانایی هستند. چطور می‌‌شود ابر رساناها در دماهای بالاتر پیدا کرد و …
ماده چگال کاران تیوری نیز بعضاً دنبال پیدا کردن مدلی برای پدیده‌های مشاهده شده در زمینه‌های ابررسانایی، انتقال امواج و غیره اند… البته شاخه نسبتاً جدیدتری از فیزیک ماده چگال که به فیزیک ماده چگال نرم مشهور شده است به بررسی مسایلی مربوط به سیستم‌هایی با برهم کنش غیر قابل صرف نظر بین اجزاء آن می‌‌پردازد که دیگر ساختار منظم و بلوری ندارند. شاید مهم‌ترین مثالها مایعات باشند اما این تعریف آنقدر گسترده است که می‌‌شود گفت فیزیکدانان ماده چگال نرم امروزه تقریباً همه کار می‌‌کنند! از بررسی روابط اجتماعی تا بررسی شبکه‌های عصبی … از بررسی ساختار پروتیین‌ها و DNA تا پیش بینی رفتار قیمت سهام شرکت ها… همه اینها سیستم‌هایی هستند که ا بین ذرات بسیار زیادشان بر هم کنش بسیار بالایی وجود دارد این شاخه از فیزیک ماده چگال کمتر به بخش تیوری یا تجربی تقسیم می‌‌شود و البته بیشتر کارها بر مبنای شبیه سازیهای کامپیوتری انجام می‌‌شود.
قدیم ترها به فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد نیز گفته می‌‌شد اما حتماً می‌‌دانید که چرا این اسم دیگر کاربرد زیادی ندارد! شاید بشود گفت فیزیک ماده چگال گسترده‌ترین شاخه فیزیک است. حدود ۶۰% دانش جویان دکترای فیزیک در این گرایش تحصیل می‌‌کنند.

پایان مطلب.

خوش آمدید به رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

فیزیک ماده چگال چیست؟

[ RAMIN ]

حامی انجمن رمان ۹۸

رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

رمان ۹۸ | دانلود رمان

[ RAMIN ]

حامی انجمن رمان ۹۸

رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

رمان ۹۸ | دانلود رمان

[ RAMIN ]

حامی انجمن رمان ۹۸

رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

رمان ۹۸ | دانلود رمان

[ RAMIN ]

حامی انجمن رمان ۹۸

رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

رمان ۹۸ | دانلود رمان

[ RAMIN ]

حامی انجمن رمان ۹۸

رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

رمان ۹۸ | دانلود رمان

درباره ما

لینک‌های پیشنهادی رمان ۹۸

آمار آنلاین

خوش آمدید به رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید

حامی انجمن رمان ۹۸

حامی انجمن رمان ۹۸

حامی انجمن رمان ۹۸

حامی انجمن رمان ۹۸

حامی انجمن رمان ۹۸

ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید

درباره ما

لینک‌های پیشنهادی رمان ۹۸

آمار آنلاین