第一课：晶体结构汇编.pptx

Tianjin University  材料物理 马卫兵 暗能量在大尺度结构上驱动宇宙加速膨胀和星系彼此分离 Tianjin University 绪论：材料物理概况 0.1 固体物理的研究对象 0.2 固体物理的发展历程 0.3 固体物理的研究方法 0.4 固体物理的相关教材 0. 5 课程的主要内容 什么是固体物理学？ 如何学习固体物理学？ Tianjin University 0.1 固体物理学的研究对象 固体物理： 是研究固体材料的物理性质、微观结构、固体中各种粒子运动形态和规律及它们相互关系的学科。 晶体 原子 原子 1？ 应用 2？ 结构 能带 Tianjin University 量子力学的产物——电子学革命将我们带入了计算机时代； 光子学革命又将我们带入了信息时代。如今， “声波可代替光与原子相互作用” 带来的现实影响或将无可估量。 Propagating?phonons?coupled?to?an?artificial?atom Martin V. Gustafsson,?Thomas Aref,?Anton Frisk Kockum,?Maria K. Ekstr?m,?G?ran?Johansson,and?Per Delsing（ Science?1245993 Published online?11 September 2014 ?[DOI:10.1126/science.1257219] 1Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology, Kemiv?gen 9, SE-41296, G?teborg, Sweden. 2Department of Chemistry, Columbia University, NWC Building, 550 West 120th Street, New York, NY 10027, USA. Tianjin University 固体物理：揭示了不同材料具有不同性质的根本。 Tianjin University 0.2 固体物理学的发展历程 1912年Laue的X射线晶体衍射 20世纪初量子论 自此之后的几十年是创立固体理论的辉煌时期： 固体物理 Tianjin University *Einstein 1907 和Debye 1912：固体比热的量子理论。 * Sommerfeld 1928 ，量子论的电子论。 *Bloch 1928， 周期势场中的Schr?dinger方程，引入 了能带的概念。 Brillouin , Seitz, Slater等人完善了能带论。 * Heisenberg, *Wigner, *Mott, *朗道，夫伦克尔，佩尔斯，*肖特基，*范弗莱克等形成了固体物理学。 Tianjin University 赛兹1940年出版的《现代固体理论》一书,标志着固体物理的成熟并形成了固体物理理论的第一个范式。（建立在对晶体认识的基础上） Seitz F, Modern Theory of Solids, McGraw-Hill 1940 1963年由Walter Kohn 建立了密度泛函理论则是能带计算、量子化学和计算材料学的基础。 Tianjin University 1959年，著名的诺贝尔奖得主费曼就设想： “如果有一天人们可以按照自己的意志排列原子和分子，那会产生什么样的奇迹！” ， “毫无疑问，如果我们对细微尺度的事物加以控制的话，将大大扩充我们可以获得物性的范围”， 如今，费曼的预言已经初步实现：我们已能够制备包括几十个到几万个原子的纳米粒子，并把它们作为基本构成单元，适当排列成一位量子线、二维量子面和三维纳米固体。 Tianjin University 1. 固体物理是一门“横向”科学； 2. 是一门理论与实践密切结合的科学； 3. 固体理论中充满了各种近似方法。 4. 开放式、不断完善的科学。 0.3 固体物理的研究方法 Tianjin University 黄 昆，韩汝琦，固体物理学 高等教育出版社 1988第1版， 2. Kittel C. Introduction to Solid State Physics, 8th ed. John Wiley ﹠ Sons Inc.