固態

固態是物質存在的一種熱力學平衡狀態。與液體和氣體相比固體有比較固定的體積和形狀、質地比較堅硬。

基本介紹

• 中文名：固態
• 外文名：solid state
• 自由移動離：不存在
• 流動性：差
• 作用力：大

特性

結合物體的微粒間距離很小，作用力很大。粒子在各自的平衡位置附近作無規律的振動，固體能保持一定的體積和形狀，流動性差，一般不存在自由移動離子，它們的導電性通常由自由移動電子引起的。在受到不太大的外力作用時，固體的體積和形狀改變很小。

分類

固體分為晶體和非晶體，晶體具有固定的熔化溫度，非晶體沒有固定的熔化溫度，其固態和液態之間的狀態被稱為“熔融”狀態。

晶狀固體

晶體即是內部質點在三維空間呈周期性重複排列的固體。它擁有整齊規則的幾何外形，即晶體的自限性。並擁有固定的熔點，在熔化過程中，溫度始終保持不變。

非晶狀固體

非晶體是內部質點在三維空間不成周期性重複排列的固體，具有近程有序，但不具有長程有序。如玻璃。外形為無規則形狀的固體。

準晶體

由大量結晶體（crystals）或晶粒(grains)聚集而成，結晶體或晶粒本身有規則結構，但它們聚集成多晶固體時的排列方式是無規則的。通過其組成部分之間的相互作用固體的特性可以與組成它的粒子的特性有很大的區別。

熔化

晶體

晶體有固定的熔化溫度，叫做熔點，與其凝固點相等。晶體吸熱溫度上升，達到熔點時開始熔化，此時溫度不變。晶體完全熔化成液體後，溫度繼續上升。熔化過程中晶體是固液共存態。 　

非晶體

非晶體沒有固定的熔化溫度。非晶體熔化過程與晶體相似，只不過溫度持續上升，但需要持續吸熱。 　熔點是晶體的特性之一，不同的晶體熔點不同。 　

凝固

凝固是熔化的逆過程。實驗表明，無論是晶體還是非晶體，在凝固時都要向外放熱。晶體在凝固過程中溫度保持不變，這個溫度叫晶體的凝固點(solidifying)。同一晶體的凝固點與熔點相同。非晶體沒有凝固點

超固態

簡介

當物質處於在140萬大氣壓下，物質的原子就可能被“壓碎”。電子全部被“擠出”原子，形成電子氣體，裸露的原子核緊密地排列，物質密度極大，這就是超固態。一塊桌球大小的超固態物質，其質量至少在1000噸以上。

美國科學家宣稱他們可能發現了物質存在的新狀態———超固態（或超固體）。如果他們的發現是正確的話，那么他們見到的則是物質的一種十分奇異的狀態。該狀態下的物質為一種晶體固態，但能像滑潤的、無粘性的液體那樣流動。

存在的爭議

金和陳表示，如果不借用超固體的觀點，他們很難解釋他們發現的現象。然而，加拿大阿爾伯特大學研究人員約翰·比米西卻認為，金和陳的宣稱肯定會引起一些爭議。比如，有學者可能會認為，實驗中部分液態氦仍然覆蓋在維克玻璃多孔的表壁並變成超流體，導致玻璃多孔盤旋轉加快。但金和陳堅持認為他們的發現不像是比米西所說的這種情況。

固體物理學

定義

固體物理學是研究固體物質的物理性質、微觀結構、構成物質的各種粒子的運動形態及其相互關係的科學。它是物理學中內容極豐富、套用極廣泛的分支學科。固體物理是微電子技術、光電子學技術、能源技術、材料科學等技術學科的基礎，固體物理的研究論文占物理學中研究論文的三分之一以上。

研究對象

固體物理學（英文solid-state physics）是研究固體的性質、它的微觀結構及其各種內部運動，以及這種微觀結構和內部運動同固體的巨觀性質的關係的學科。固體的內部結構和運動形式很複雜，這方面的研究是從晶體開始的，因為晶體的內部結構簡單，而且具有明顯的規律性，較易研究。以後進一步研究一切處於凝聚狀態的物體的內部結構、內部運動以及它們和巨觀物理性質的關係。這類研究統稱為凝聚態物理學。

固體物理學是研究固體物質的物理性質、微觀結構、構成物質的各種粒子的運動形態，及其相互關係的科學。它是物理學中內容極豐富、套用極廣泛的分支學科。

晶體結構

在相當長的時間裡，人們研究的固體主要是晶體。早在18世紀，阿維對晶體外部的幾何規則性就有一定的認識。後來，布喇格在1850年導出14種點陣。費奧多羅夫在1890年、熊夫利在1891年、巴洛在1895年，各自建立了晶體對稱性的群理論。這為固體的理論發展找到了基本的數學工具，影響深遠。

非晶體

非晶態固體的物理性質同晶體有很大差別，這同它們的原子結構、電子態以及各種微觀過程有密切聯繫。從結構上來分，非晶態固體有兩類。一類是成分無序，在具有周期性的點陣位置上隨機分布著不同的原子或者不同的磁矩；另一類是結構無序，表征長程式的周期性完全破壞，點陣失去意義。但近鄰原子有一定的配位關係，類似於晶體的情形，因而仍然有確定的短程式。

例如，金屬玻璃是無規密積結構，而非晶矽是四面體鍵組成的無規網路。20年代發現，並在70年代得到發展的擴展。X射線吸收精細結構譜技術，成為研究非晶態固體原子結構的重要手段。

展望

新的實驗條件和技術日新月異，正為固體物理不斷開拓新的研究領域。極低溫、超高壓、強磁場等極端條件、超高真空技術、表面能譜術、材料製備的新技術、同步輻射技術、核物理技術、雷射技術、光散射效應、各種粒子束技術、電子顯微術、穆斯堡爾效應、正電子湮沒技術、磁共振技術等現代化實驗手段，使固體物理性質的研究不斷向深度和廣度發展。由於固體物理本身是微電子技術、光電子學技術、能源技術、材料科學等技術學科的基礎，也由於固體物理學科內在的因素，固體物理的研究論文已占物理學中研究論文三分之一以上。其發展趨勢是：由體內性質轉向研究表面有關的性質；由三維體系轉到低維體系；由晶態物質轉到非晶態物質；由平衡態特性轉到研究瞬態和亞穩態、臨界現象和相變；由完整晶體轉到研究晶體中的雜質、缺陷和各種微結構；由普通晶體轉到研究超點陣的材料。這些基礎研究又將促進新技術的發展，給人們帶來實際利益。同時，固體物理學的成就和實驗手段對化學物理、催化學科、生命科學、地學等的影響日益增長，正在形成新的交叉領域。