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走进凝聚态世界 凝聚态及凝聚态物理学 凝聚态是固体和液体的通称 日常生活中看得见，摸得着的都是凝聚态 凝聚态材料是人类生产生活的物质基础，技术的发展首先要有相应的材料作为基础，新材料和器件的突破往往导致新技术甚至新的产业的诞生 凝聚态物理学从微观角度研究出发，研究由大量粒子（原子、分子、离子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科 研究对象包括固体和液体以及介于固液之间的物态如液晶，玻璃，凝胶等，稠密气体和等离子体，以及只在低温下存在的特殊量子态如超流体，BEC(波色-爱因斯坦凝聚体） 凝聚态物理的基础性研究往往与实际的技术应用有着紧密的联系，凝聚态物理学的成果是一系列新技术、新材料和新器件，在当今世界的高新科技领域起着关键性的不可替代的作用 科技及应用 电子显微镜  凝聚态研究者的眼睛 电子显微镜（electron microscope），简称电镜，是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。 高速的电子的波长比可见光的波长短，而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制，因此电子显微镜的分辨率（约0.1纳米）远高于光学显微镜的分辨率（约200纳米）。 扫描电子显微镜 （scanning electron microscope，SEM） 观察标本的表面结构。 其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本的表面结构。对于本身不导电的样品为了使标本表面发射出次级电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号 目前扫描电镜的分辨力为6~10nm，人眼能够区别荧光屏上两个相距0.2mm的光点，则扫描电镜的最大有效放大倍率为0.2mm/10nm=20000X。 猜猜看这是你身体上的哪个部位？ 扫描隧道显微镜 （Scanning Tunneling Micro－scope，STM） 1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼（G.Binning）和海·罗雷尔（H．Rohrer）研制出世界上第一台STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一. 为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖金． STM独特的优点： 1. 具有原子级的高分辨率，STM 在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达 0.01 nm，即可以分辨出单个原子。 　2．可实时得到实空间中的样品表面的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究，这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。 　3．可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是对体相或整个表面的平均性质，因而可直接观察到表面缺陷。表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等。 5．配合扫描隧道谱（STS）可以得到有关表面电子结构的信息，例如表面不同层次的态密度。表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等。 4．可在真空、大气、常温等不同环境下工作，样品甚至可浸在水和其他溶液中不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤．这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价。 6．利用STM针尖，可实现对原子和分子的移动和操纵，这为纳米科技的全面发展奠定了基础。 　 STM观察到的原子的景象 由德国实验室托斯顿·邓卓巴拍摄的这一图像显示了一片GeSi量子点“森林”，其实，它们只有15纳米高，直径也只有70纳米。 量子围栏 STM的局限性与发展 它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测，与此相关的分辨率较差。 扫描隧道显微镜(STM)所观察的样品必须具有一定程度的导电性，对于半导体，观测的效果就差于导体；对于绝缘体则根本无法直接观察。如果在样品表面覆盖导电层，则由于导电层的粒度和均匀性等