固体物理学-课程介绍课件

固体物理学课程介绍11固体物理学课程介绍11课程概要固体物理基础

SolidStatePhysics课程属性：

专业核心课

学时/学分：

72/4预修课程：

量子力学、热力学与统计物理教学目的和要求:本课程为物理学与电子科学与技术专业研究生的专业核心课。主要内容包括固体物理的基本理论和基本知识，介绍晶体的结构和结合方式；研究固体的热学、电学、光学和磁学等基本物理性质的普遍规律。要求学生掌握固体物理的基本概念和基本理论，并将其灵活地应用于物理、化学、材料和纳米科学技术等学科领域。24课程概要固体物理基础SolidStatePhysic课程主要内容第一章

晶体结构单晶、准晶和非晶；晶格；晶格的对称性和点群、空间群；常见的晶体结构；倒格子和布里渊区；晶体结构的实验测定方法；X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子形状因子。第二章

固体的结合和类型离子性结合、共价结合、金属性结合、范德瓦尔斯结合；金属、离子晶体、共价晶体、分子晶体；团簇和低维固体。35课程主要内容第一章晶体结构单晶、准晶和非晶；晶格；晶格的课程主要内容第三章

晶格振动简谐晶体的经典运动；简谐晶体的量子理论；声子、声子态密度、晶格比热；非简谐效应，热传导，热膨胀；晶格振动谱的实验测定方法。第四章

金属电子论金属自由电子气体模型；费米统计和电子热容量；金属的热导率和电导率；泡利顺磁性；第五章

能带理论布洛赫定理；近自由电子近似；紧束缚近似；能带和能带结构的计算方法；费米面和态密度；费米面的实验测量；46课程主要内容第三章晶格振动简谐晶体的经典运动；简谐晶体的课程主要内容第六章

晶体中电子在电场和磁场中的运动电子运动的准经典近似，恒定电场、磁场作用下电子的运动；导体、绝缘体和半导体的能带论解释；回旋共振、德·哈斯-范·阿尔芬效应；霍尔效应和磁阻。第七章

半导体电子论半导体能带结构；半导体中的杂质；半导体中的载流子和电导；PN结及其应用。57课程主要内容第六章晶体中电子在电场和磁场中的运动电子运动参考书固体物理参考书黄昆编著，《固体物理学》，高等教育出版社，Kittel,

C.,Introduction

to

Solid

State

Physics

(8th,Ed.),John

Wiley

&Sons,Inc.,2004;基泰尔著，项金钟、吴兴惠译，《固体物理导论》(原著第8版)，化学工业出版社，2011年。量子力学、热力学统计物理参考书1.周世勋，《量子力学教程》，高等教育出版社，1979年；2.曾谨言，《量子力学导论》（第二版），北京大学出版社，1998年；曾谨言，《量子力学》（卷I）（第四版），科学出版社，2004年.2.汪志诚，《热力学统计物理》（第四版），高等教育出版社，2012年.681988.参考书固体物理参考书黄昆编著，《固体物理学》，高等教育出版美国大学开放课程MIT开放课程：/Harvard在线学习Yale开放课程/CarnegieMellonUniversity开放/79美国大学开放课程MIT开放课程：79MOOC（Massiveopenonlinecourse）edX/Coursera//Udacity//可汗学院/810MOOC（Massiveopenonlinecours国内开放课程爱课程（中国大学精品开放课程官方网站）/中国大学MOOC/911国内开放课程爱课程（中国大学精品开放课程官方网站）http国内MOOC果壳网MOOC/学堂在线MOOC中国（搜集整理平台）/1012国内MOOC果壳网MOOC1012商业网站网易公开课

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/open1113商业网站网易公开课其他学习资源G（）

（维基英文版）科学网论坛

小木虫论坛

m上述资源适用于各门课程的学习以及未来的科研工作1214其他学习资源上述资源适用于1214什么是固体物理学？

固体物理学solidstatephysics研究对象：固体（晶体）。研究内容：与普通物理不同，它的重点不在于描述固体的宏观物理性质，而是去阐明和理解固体的宏观性质的由来。主要集中在原子尺度的结构排列如何决定体系宏观性质上。从而找出控制、利用、改善这些性质的方法。研究手段：通过量子力学、结晶学、电磁学及冶金学。它是材料科学的基础，同时具有实际应用价值，例如晶体管和半导体器件，都是固体物理学发展的直接成果。From

/wiki/Solid-state_physics1315什么是固体物理学？固体物理学solidstatep什么是固体？

Thesolid

state

of

matter

ischaracterizedbyadistinctstructural

rigidity

andresistance

to

deformation

(thatischangesofshapeand/orvolume).

MostsolidshavehighvaluesbothofYoung's

modulus

andoftheshear

modulus

of

elasticity.Thiscontrastswithliquids

or

fluids,whichhavezero

static

shear

modulusandexhibitthecapacityformacroscopicviscousflow.From

/wiki/Solid1416什么是固体？Thesolidstateofmat说明：固体物理研究的不是单个原子的性质，而是大量原子组成在一起形成固体后所表现出来的集体性质。因此只有通过对固体微观结构和组成固体微观粒子之间的相互作用及运动机制的研究才能理解固体的性质。•例如：性质完全不同的无定形碳、石墨和金刚石都是由相同的碳原子组成的，是碳原子空间排列和结合方式的差异带来了其物理性质的极端不同。两次Nobel物理奖获得者巴丁(J.Bardeen)说：固体物理学依据物质的电子结构和原子结构来了解固体的各种性质。1517说明：1517物质的状态1618Wateriswater,unlessitheatsup.Whirl.Swirl.Watchitcurlby.Steamissteam,unlessitcoolshigh.物质的状态1618Wateriswater,unles物质的状态1719熔点-218.4℃沸点-183℃在常压下,液氮温度为-196℃物质的状态1719熔点-218.4℃沸点-183℃在常压下,物质的状态1820物质的状态1820plasmalamp1921plasmalamp1921aurora2022aurora2022Plasma

Display2123PlasmaDisplay2123Plasma

Display2224PlasmaDisplay2224LiquidCrystal

Display2325LiquidCrystalDisplay2325LiquidCrystal

Display2426LiquidCrystalDisplay2426软物质(softmatter)

Soft

matter

isasubfieldofcondensed

mattercomprisingavarietyofphysicalstatesthatareeasilydeformedbythermalstressesorthermalfluctuations.

Theyincludeliquids,

colloids,

polymers,

foams,

gels,granular

materials,

and

a

number

of

biologicalmaterials./wiki/Soft_matterThe

Nobel

Prize

in

Physics

1991

was

awarded

toPierre-Gilles

de

Gennes

"for

discovering

thatmethods

developed

for

studying

order

phenomenain

simple

systems

can

be

generalized

to

morecomplex

forms

of

matter,

in

particular

to

liquidcrystals

and

polymers".“foundingfatherofsoftmatter”2527软物质(softmatter)Softmatter固体与晶体石蜡橡胶

A

crystal

or

crystalline

solid

is

a

solid

materialwhose

constituent

atoms,

molecules,

or

ions

arearranged

in

an

ordered

pattern

extending

in

all

threespatial

dimensions.

In

addition

to

their

microscopic

structure,

largecrystals

are

usually

identifiable

by

their

macroscopicgeometrical

shape,

consisting

of

flat

faces

withspecific,

characteristic

orientations./wiki/Crystal2628固体与晶体石蜡橡胶Acrystalorcrysta身边的晶体食盐蓝宝石红宝石味精/AMuseum/crystal/index.html2729sapphireruby身边的晶体食盐蓝宝石红宝石味精http://amuseum.自然界的晶体蓝铁矿立方体形状天然黄铁矿Pyrite,FeS2桔红色天然水晶/AMuseum/crystal/index.html2830vivianite,Fe3(PO4)2．(H2O)8crystal自然界的晶体蓝铁矿立方体形状桔红色http://amuseu人工合成的晶体人工石英人工石英人工石英KGdW晶体KTP晶体KTN晶体/AMuseum/crystal/index.html2931人工合成的晶体人工石英人工石英人工石英KGdW晶体KTP晶体晶体的外形与微观结构3032晶体的外形与微观结构3032单晶冰糖和多晶冰糖/AMuseum/crystal/index.html3133单晶冰糖和多晶冰糖http://amuseum.cdstm.身边的多晶体石头石头硬币螺钉瓷器陶器/AMuseum/crystal/index.htmlalloy高岭土粘土800-1000℃1200℃3234上釉身边的多晶体石头硬币瓷器陶器http://amuseum.c3333晶体、多晶体与非晶体

A

crystal

is

a

solid

where

the

atoms

form

a

periodicarrangement.

In

polycrystal,

each

of

the

small

crystals

is

a

true

crystalwith

a

periodic

arrangement

of

atoms,

but

the

wholepolycrystal

does

not

have

a

periodic

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ofatoms.

Most

macroscopic

inorganic

solids

are

polycrystalline,including

almost

all

metals,

ceramics,

ice,

rocks,

etc.

Solids

that

are

neither

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nor

polycrystalline,such

as

glass,

are

called

amorphous

solids,

also

calledglassy,

vitreous,

or

noncrystalline.

These

have

noperiodic

order,

even

microscopically./wiki/Crystal3435晶体、多晶体与非晶体Acrystalisasol晶体与非晶体的微观结构差异晶体与非晶体本质上的差异在于其微观

结

构

中

，

原

子（离子）的排列是否具有周期性3536晶体与非晶体的微观结构差异晶体与非晶体本质3536晶体与非晶体的宏观性质区别多面体外形并不是区分晶体和非晶体的必要根据是否透明、有光泽也不是区分晶体和非晶体的根据晶体具有固定的熔点，非晶体则没有3637晶体与非晶体的宏观性质区别多面体外形并不是区分晶体和非晶体晶体与非晶体的融化/glassresources/education/sustainabilityrecycling/section-22-glass-characteristi.html3738晶体与非晶体的融化/gl非晶体的应用http://www.nakayama-steel.co.jp/menu/amorphous/index_e.html材料表面熔化后，以超急冷方式冷却，在材料表面形成的非晶层。LiquidmetalCoatingsLLC（美国）公司生产的铁基非晶涂层材料，非晶形成能力强，使用他们的产品制备的非晶涂层具有卓越的防腐、耐磨性能、耐高温，而且强度高、可后续加工（车、销、磨、抛等），在石油化工、电力、机械、汽车等领域已经有许多工程应用案例。3839非晶体的应用http://www.nakayama-stee钻石，金刚石diamond,C39(100)(110)(111)面的原子排列？3×3个周期40钻石，金刚石diamond,C39(100)(110)(1钻石GIA美国宝石研究院钻石分级标准：

克拉重量(Carat)

颜色(Color)

净度(Clarity)

切工(Cut)/zh-cn/the-diamond-4-cs.htm4041钻石GIA美国宝石研究院钻石分级标准：http://gia4钻石/wiki/diamonds/diamond-cut4142钻石/wi42Thecutisthemostimportantvaluefactorbecausethebestcutqualitymakesthegreatestimpactonadiamond’sappearancecomparedtotheother4Cs:

CaratWeight,

DiamondClarity,and

DiamondColor.4342Thecutisthemostimportan石英和水晶石英(Quartz)的化学成分为SiO2SiO2有很多种结构，晶态、无定形常见的石英是α-quartz无色透明的石英晶体称水晶(rockcrystal,QuartzCrystal)，含有杂质时颜色不一，紫色的称紫水晶(amethyst)，黄褐色的称烟晶(smokyquartz)、茶晶，黑色的称墨晶(blackquartz)。/wiki/Silicon_dioxide4344石英和水晶石英(Quartz)的化学成分为SiO2无色透明水晶和玻璃玻璃的主要成分也是SiO2，水晶是纯度很高的石英单晶体，而玻璃一般是含有杂质的石英非晶体玻璃为了降低熔点一般会加入Na2CO3

K2CO3

CaO，，/wiki/%E7%8E%BB%E7%92%834445水晶和玻璃玻璃的主要成分也是SiO2，水晶是纯度很高的石英高铅玻璃（水晶玻璃、人造水晶）施华洛世奇Swarovski(含PbO

32%)高铅玻璃：玻璃中加入Pb，会增加折射系数，提高白度，使得看起来更接近水晶(“水晶玻璃，人造水晶”，含PbO

24%以上)4546高铅玻璃（水晶玻璃、人造水晶）施华洛世奇Swarovski(硼硅玻璃(borosilicateglass)硼硅玻璃具有低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性4647硼硅玻璃(borosilicateglass)硼硅玻璃具铝硅玻璃大猩猩玻璃(GorillaGlass)，是美国康宁公司(Corning)生产的环保型铝硅钢化玻璃，光滑度高、防刮擦、耐冲击度差早期用于防弹玻璃，目前主要应用于防刮划性能要求高的高端智能手机、平板电脑、电视机屏幕4748铝硅玻璃大猩猩玻璃(GorillaGlass)，是美国康HowanIntel

CPU

is

created:Fro

mSandto

Silicon/aid,689436/How-an-Intel-CPU-is-created-From-Sand-to-Silicon-Making-of-a-Chip/News/48SiO249HowanIntelCPUiscreated:ht49Si片晶面及导电类型的标记方法主平面：制造过程中晶圆便于固定位置及初步定位次平面：指示晶圆的导电性和结晶方向5049Si片晶面及导电类型的标记方法主平面：制造过程中晶圆便于HowanIntel

CPU

is

created:Fro

mSandto

Silicon/aid,689436/How-an-Intel-CPU-is-created-From-Sand-to-Silicon-Making-of-a-Chip/News/5051HowanIntelCPUiscreated:htHowanIntel

CPU

is

created:Fro

mSandto

Silicon/aid,689436/How-an-Intel-CPU-is-created-From-Sand-to-Silicon-Making-of-a-Chip/News/5152HowanIntelCPUiscreated:ht准晶体(quasicrystal)AHo-Mg-Zn

icosahedralquasicrystalformed

asadodecahedron,

the

dual

oftheicosahedronElectrondiffractionpattern

ofanicosahedralHo-Mg-Zn

quasicrystal/wiki/Quasicrystalhttp://www.ccp14.ac.uk/ccp/web-mirrors/weber/~weber/qc.html5253二十面体十二面体准晶体(quasicrystal)AHo-Mg-Znic生命世界中的五重对称性.uk/natnum.html5354生命世界中的五重对称性http://www.medlockafor

his

discovery

of

quasicrystals,metallic

alloys

with

atomsarranged

in

orderly,

infinite,aperiodic,

crystal-like

patternswith

theoretically

forbidden(typically

5

fold)

symmetry."Itoldeveryone

who

wasready

tolistenthat

Ihadmaterialwithpentagonal

symmetry.

People

justlaughed

at

me,"5455forhisdiscoveryofquasicrysLinus

Pauling,1954,

Nobel

Prize

for

Chemistry.1962,

NobelPeace

Prize.Linus

Pauling

said,"Danny

Shechtman

istalkingnonsense.There

isnosuchthingasquasicrystals,onlyquasi-scientists."/story/2011/10/05/1022985/-Chemistry-Nobel:-Quasicrystals-Israeli-Found-New-Form-of-Matter-Imagined-in-Islamic-Art5556LinusPauling,LinusPaulingsa固体：大量原子的集体性质固体物理研究的是大量原子结合在一起形成固体后所表现出来的集体性质。固体的性质与组成固体的原子、分子种类有关，但更重要的是与这些原子的空间排列方式、结合方式、相互作用力类型，特别是和原子形成固体后其价电子的运动状态有关。例如：无定形碳、石墨和金刚石都是由碳原子组成的，但碳原子空间排列和结合方式的差异，导致了其物理性质的极端不同。5657固体：大量原子的集体性质固体物理研究的是大量原子结合在一起固体物理的研究方法只有通过对固体微观结构和组成固体微观粒子之间的相互作用及运动机制的研究才能理解固体的性质。此外，固体物理研究的对象固体既是力学系统、又是热学系统和电磁系统，而组成固体的微观粒子又必须服从量子力学规律，所以固体物理是一门综合科学，需要综合运用各种理论工具，从不同角度、不同侧面去研究实际固体的各种运动形态，从而全面地解释固体的各种性质。5758固体物理的研究方法只有通过对固体微观结构和组成固体微观粒子从固体物理到凝聚态物理固体物理学奠基于1930年代；（量子力学发现后的若干年）到1940年，固体物理学的主干已建立；（结构晶体学、晶格动力学、固体能带理论、固体磁性理论）1940年，Seitz《近代固体理论》标志固体物理学进入成年期；1950年代，随着晶体管的发明，固体物理学蓬勃兴旺，研究范围大为扩张，并得到广泛应用；5859从固体物理到凝聚态物理固体物理学奠基于1930年代；（量子从固体物理到凝聚态物理1970年代之后，“固体物理学”这一名词越来越多被“凝聚态物理学”所取代；1967年，剑桥大学卡文迪许实验室Philip

Anderson和VolkerHeine将他们研究组名从“Solid-State

Theory”

改为“Theory

ofCondensed

Matter”；1978年，美国物理学会“Division

of

Solid

State

Physics”改为“Division

of

Condensed

Matter

Physics”;研究对象的扩大（从固体扩展到液体以及其它凝聚态物质）；概念体系的变迁和转移（元激发、对称破缺、多体效应等）；5960从固体物理到凝聚态物理1970年代之后，“固体物理学”这一CondensedmatterphysicsCondensed

matter

physics

is

a

branch

of

physics

thatdeals

with

the

physical

properties

of

condensed

phasesof

matter.Condensed

matter

physicists

seek

to

understand

thebehavior

of

these

phases

by

using

physical

laws.

Inparticular,

these

include

the

laws

of

quantum

mechanics,electromagnetism

and

statistical

mechanics.The

most

familiar

condensed

phases

are

solids

andliquids,

while

more

exotic

condensed

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include

thesuperconducting

phase

exhibited

by

certain

materials

atlow

temperature,

the

ferromagnetic

andantiferromagnetic

phases

of

spins

on

atomic

lattices,

andthe

Bose–Einstein

condensate

found

in

cold

atomicsystems./wiki/Condensed_matter_physics6061CondensedmatterphysicsConde固体物理和凝聚态物理的核心问题Howthelarge-scalepropertiesof（solidorcondensed）materialsresultfromtheiratomic-scaleproperties？从原子到固体（1023量级数目的原子）；原子间电磁相互作用为主要相互作用；研究基础：电磁学、量子力学、统计物理6162固体物理和凝聚态物理的核心问题Howthelarge-固体物理学课程介绍621固体物理学课程介绍11课程概要固体物理基础

SolidStatePhysics课程属性：

专业核心课

学时/学分：

72/4预修课程：

量子力学、热力学与统计物理教学目的和要求:本课程为物理学与电子科学与技术专业研究生的专业核心课。主要内容包括固体物理的基本理论和基本知识，介绍晶体的结构和结合方式；研究固体的热学、电学、光学和磁学等基本物理性质的普遍规律。要求学生掌握固体物理的基本概念和基本理论，并将其灵活地应用于物理、化学、材料和纳米科学技术等学科领域。634课程概要固体物理基础SolidStatePhysic课程主要内容第一章

晶体结构单晶、准晶和非晶；晶格；晶格的对称性和点群、空间群；常见的晶体结构；倒格子和布里渊区；晶体结构的实验测定方法；X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子形状因子。第二章

固体的结合和类型离子性结合、共价结合、金属性结合、范德瓦尔斯结合；金属、离子晶体、共价晶体、分子晶体；团簇和低维固体。645课程主要内容第一章晶体结构单晶、准晶和非晶；晶格；晶格的课程主要内容第三章

晶格振动简谐晶体的经典运动；简谐晶体的量子理论；声子、声子态密度、晶格比热；非简谐效应，热传导，热膨胀；晶格振动谱的实验测定方法。第四章

金属电子论金属自由电子气体模型；费米统计和电子热容量；金属的热导率和电导率；泡利顺磁性；第五章

能带理论布洛赫定理；近自由电子近似；紧束缚近似；能带和能带结构的计算方法；费米面和态密度；费米面的实验测量；656课程主要内容第三章晶格振动简谐晶体的经典运动；简谐晶体的课程主要内容第六章

晶体中电子在电场和磁场中的运动电子运动的准经典近似，恒定电场、磁场作用下电子的运动；导体、绝缘体和半导体的能带论解释；回旋共振、德·哈斯-范·阿尔芬效应；霍尔效应和磁阻。第七章

半导体电子论半导体能带结构；半导体中的杂质；半导体中的载流子和电导；PN结及其应用。667课程主要内容第六章晶体中电子在电场和磁场中的运动电子运动参考书固体物理参考书黄昆编著，《固体物理学》，高等教育出版社，Kittel,

C.,Introduction

to

Solid

State

Physics

(8th,Ed.),John

Wiley

&Sons,Inc.,2004;基泰尔著，项金钟、吴兴惠译，《固体物理导论》(原著第8版)，化学工业出版社，2011年。量子力学、热力学统计物理参考书1.周世勋，《量子力学教程》，高等教育出版社，1979年；2.曾谨言，《量子力学导论》（第二版），北京大学出版社，1998年；曾谨言，《量子力学》（卷I）（第四版），科学出版社，2004年.2.汪志诚，《热力学统计物理》（第四版），高等教育出版社，2012年.6781988.参考书固体物理参考书黄昆编著，《固体物理学》，高等教育出版美国大学开放课程MIT开放课程：/Harvard在线学习Yale开放课程/CarnegieMellonUniversity开放/689美国大学开放课程MIT开放课程：79MOOC（Massiveopenonlinecourse）edX/Coursera//Udacity//可汗学院/6910MOOC（Massiveopenonlinecours国内开放课程爱课程（中国大学精品开放课程官方网站）/中国大学MOOC/7011国内开放课程爱课程（中国大学精品开放课程官方网站）http国内MOOC果壳网MOOC/学堂在线MOOC中国（搜集整理平台）/7112国内MOOC果壳网MOOC1012商业网站网易公开课

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m上述资源适用于各门课程的学习以及未来的科研工作7314其他学习资源上述资源适用于1214什么是固体物理学？

固体物理学solidstatephysics研究对象：固体（晶体）。研究内容：与普通物理不同，它的重点不在于描述固体的宏观物理性质，而是去阐明和理解固体的宏观性质的由来。主要集中在原子尺度的结构排列如何决定体系宏观性质上。从而找出控制、利用、改善这些性质的方法。研究手段：通过量子力学、结晶学、电磁学及冶金学。它是材料科学的基础，同时具有实际应用价值，例如晶体管和半导体器件，都是固体物理学发展的直接成果。From

/wiki/Solid-state_physics7415什么是固体物理学？固体物理学solidstatep什么是固体？

Thesolid

state

of

matter

ischaracterizedbyadistinctstructural

rigidity

andresistance

to

deformation

(thatischangesofshapeand/orvolume).

MostsolidshavehighvaluesbothofYoung's

modulus

andoftheshear

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of

elasticity.Thiscontrastswithliquids

or

fluids,whichhavezero

static

shear

modulusandexhibitthecapacityformacroscopicviscousflow.From

/wiki/Solid7516什么是固体？Thesolidstateofmat说明：固体物理研究的不是单个原子的性质，而是大量原子组成在一起形成固体后所表现出来的集体性质。因此只有通过对固体微观结构和组成固体微观粒子之间的相互作用及运动机制的研究才能理解固体的性质。•例如：性质完全不同的无定形碳、石墨和金刚石都是由相同的碳原子组成的，是碳原子空间排列和结合方式的差异带来了其物理性质的极端不同。两次Nobel物理奖获得者巴丁(J.Bardeen)说：固体物理学依据物质的电子结构和原子结构来了解固体的各种性质。7617说明：1517物质的状态7718Wateriswater,unlessitheatsup.Whirl.Swirl.Watchitcurlby.Steamissteam,unlessitcoolshigh.物质的状态1618Wateriswater,unles物质的状态7819熔点-218.4℃沸点-183℃在常压下,液氮温度为-196℃物质的状态1719熔点-218.4℃沸点-183℃在常压下,物质的状态7920物质的状态1820plasmalamp8021plasmalamp1921aurora8122aurora2022Plasma

Display8223PlasmaDisplay2123Plasma

Display8324PlasmaDisplay2224LiquidCrystal

Display8425LiquidCrystalDisplay2325LiquidCrystal

Display8526LiquidCrystalDisplay2426软物质(softmatter)

Soft

matter

isasubfieldofcondensed

mattercomprisingavarietyofphysicalstatesthatareeasilydeformedbythermalstressesorthermalfluctuations.

Theyincludeliquids,

colloids,

polymers,

foams,

gels,granular

materials,

and

a

number

of

biologicalmaterials./wiki/Soft_matterThe

Nobel

Prize

in

Physics

1991

was

awarded

toPierre-Gilles

de

Gennes

"for

discovering

thatmethods

developed

for

studying

order

phenomenain

simple

systems

can

be

generalized

to

morecomplex

forms

of

matter,

in

particular

to

liquidcrystals

and

polymers".“foundingfatherofsoftmatter”8627软物质(softmatter)Softmatter固体与晶体石蜡橡胶

A

crystal

or

crystalline

solid

is

a

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materialwhose

constituent

atoms,

molecules,

or

ions

arearranged

in

an

ordered

pattern

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in

all

threespatial

dimensions.

In

addition

to

their

microscopic

structure,

largecrystals

are

usually

identifiable

by

their

macroscopicgeometrical

shape,

consisting

of

flat

faces

withspecific,

characteristic

orientations./wiki/Crystal8728固体与晶体石蜡橡胶Acrystalorcrysta身边的晶体食盐蓝宝石红宝石味精/AMuseum/crystal/index.html8829sapphireruby身边的晶体食盐蓝宝石红宝石味精http://amuseum.自然界的晶体蓝铁矿立方体形状天然黄铁矿Pyrite,FeS2桔红色天然水晶/AMuseum/crystal/index.html8930vivianite,Fe3(PO4)2．(H2O)8crystal自然界的晶体蓝铁矿立方体形状桔红色http://amuseu人工合成的晶体人工石英人工石英人工石英KGdW晶体KTP晶体KTN晶体/AMuseum/crystal/index.html9031人工合成的晶体人工石英人工石英人工石英KGdW晶体KTP晶体晶体的外形与微观结构9132晶体的外形与微观结构3032单晶冰糖和多晶冰糖/AMuseum/crystal/index.html9233单晶冰糖和多晶冰糖http://amuseum.cdstm.身边的多晶体石头石头硬币螺钉瓷器陶器/AMuseum/crystal/index.htmlalloy高岭土粘土800-1000℃1200℃9334上釉身边的多晶体石头硬币瓷器陶器http://amuseum.c9433晶体、多晶体与非晶体

A

crystal

is

a

solid

where

the

atoms

form

a

periodicarrangement.

In

polycrystal,

each

of

the

small

crystals

is

a

true

crystalwith

a

periodic

arrangement

of

atoms,

but

the

wholepolycrystal

does

not

have

a

periodic

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ofatoms.

Most

macroscopic

inorganic

solids

are

polycrystalline,including

almost

all

metals,

ceramics,

ice,

rocks,

etc.

Solids

that

are

neither

crystalline

nor

polycrystalline,such

as

glass,

are

called

amorphous

solids,

also

calledglassy,

vitreous,

or

noncrystalline.

These

have

noperiodic

order,

even

microscopically./wiki/Crystal9535晶体、多晶体与非晶体Acrystalisasol晶体与非晶体的微观结构差异晶体与非晶体本质上的差异在于其微观

结

构

中

，

原

子（离子）的排列是否具有周期性9636晶体与非晶体的微观结构差异晶体与非晶体本质3536晶体与非晶体的宏观性质区别多面体外形并不是区分晶体和非晶体的必要根据是否透明、有光泽也不是区分晶体和非晶体的根据晶体具有固定的熔点，非晶体则没有9737晶体与非晶体的宏观性质区别多面体外形并不是区分晶体和非晶体晶体与非晶体的融化/glassresources/education/sustainabilityrecycling/section-22-glass-characteristi.html9838晶体与非晶体的融化/gl非晶体的应用http://www.nakayama-steel.co.jp/menu/amorphous/index_e.html材料表面熔化后，以超急冷方式冷却，在材料表面形成的非晶层。LiquidmetalCoatingsLLC（美国）公司生产的铁基非晶涂层材料，非晶形成能力强，使用他们的产品制备的非晶涂层具有卓越的防腐、耐磨性能、耐高温，而且强度高、可后续加工（车、销、磨、抛等），在石油化工、电力、机械、汽车等领域已经有许多工程应用案例。9939非晶体的应用http://www.nakayama-stee钻石，金刚石diamond,C100(100)(110)(111)面的原子排列？3×3个周期40钻石，金刚石diamond,C39(100)(110)(1钻石GIA美国宝石研究院钻石分级标准：

克拉重量(Carat)

颜色(Color)

净度(Clarity)

切工(Cut)/zh-cn/the-diamond-4-cs.htm10141钻石GIA美国宝石研究院钻石分级标准：http://gia4钻石/wiki/diamonds/diamond-cut10242钻石/wi103Thecutisthemostimportantvaluefactorbecausethebestcutqualitymakesthegreatestimpactonadiamond’sappearancecomparedtotheother4Cs:

CaratWeight,

DiamondClarity,and

DiamondColor.4342Thecutisthemostimportan石英和水晶石英(Quartz)的化学成分为SiO2SiO2有很多种结构，晶态、无定形常见的石英是α-quartz无色透明的石英晶体称水晶(rockcrystal,QuartzCrystal)，含有杂质时颜色不一，紫色的称紫水晶(amethyst)，黄褐色的称烟晶(smokyquartz)、茶晶，黑色的称墨晶(blackquartz)。/wiki/Silicon_dioxide10444石英和水晶石英(Quartz)的化学成分为SiO2无色透明水晶和玻璃玻璃的主要成分也是SiO2，水晶是纯度很高的石英单晶体，而玻璃一般是含有杂质的石英非晶体玻璃为了降低熔点一般会加入Na2CO3

K2CO3

CaO，，/wiki/%E7%8E%BB%E7%92%8310545水晶和玻璃玻璃的主要成分也是SiO2，水晶是纯度很高的石英高铅玻璃（水晶玻璃、人造水晶）施华洛世奇Swarovski(含PbO

32%)高铅玻璃：玻璃中加入Pb，会增加折射系数，提高白度，使得看起来更接近水晶(“水晶玻璃，人造水晶”，含PbO

24%以上)10646高铅玻璃（水晶玻璃、人造水晶）施华洛世奇Swarovski(硼硅玻璃(borosilicateglass)硼硅玻璃具有低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性10747硼硅玻璃(borosilicateglass)硼硅玻璃具铝硅玻璃大猩猩玻璃(GorillaGlass)，是美国康宁公司(Corning)生产的环保型铝硅钢化玻璃，光滑度高、防刮擦、耐冲击度差早期用于防弹玻璃，目前主要应用于防刮划性能要求高的高端智能手机、平板电脑、电视机屏幕10848铝硅玻璃大猩猩玻璃(GorillaGlass)，是美国康HowanIntel

CPU

is

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mSandto

Silicon/aid,689436/How-an-Intel-CPU-is-created-From-Sand-to-Silicon-Making-of-a-Chip/News/109SiO249HowanIntelCPUiscreated:ht110Si片晶面及导电类型的标记方法主平面：制造过程中晶圆便于固定位置及初步定位次平面：指示晶圆的导电性和结晶方向5049Si片晶面及导电类型的标记方法主平面：制造过程中晶圆便于HowanIntel

CPU

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Silicon/aid,689436/How-an-Intel-CPU-is-created-From-Sand-to-Silicon-Making-of-a-Chip/News/11151HowanIntelCPUiscreated:htHowanIntel

CPU

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Silicon/aid,689436/How-an-Intel-CPU-is-created-From-Sand-to-Silicon-Making-of-a-Chip/News/11252HowanIntelCPUiscreated:ht准晶体(quasicrystal)AHo-Mg-Zn

icosahedralquasicrystalformed

asadodecahedron,

the

dual

oftheicosahedronElectrondiffractionpattern

ofanicosahedralHo-Mg-Zn

quasicrystal/wiki/Quasicrystalhttp://www.ccp14.ac.uk/ccp/web-mirrors/weber/~weber/qc.html11353二十面体十二面体准晶体(quasicrystal)AHo-Mg-Znic生命世界中的五重对称性.uk/natnum.html11454生命世界中的五重对称性http://www.medlockafor

his

discovery

of

quasicrystals,metallic

alloys

with

atomsarranged

in

orderly,

infinite,aperiodic,

crystal-like

patternswith

theoretically

forbidden(typically

5

fold)

symmetry."Itoldeveryone

who

wasready

tolistenthat

Ihadmaterialwithpentagonal

symmetry.

People

justlaughed

at

me,"11555forhisdiscoveryofquasicrysLinus

Pauling,1954,

Nobel

Prize

for

Chemistry.1962,

NobelPeace

Prize.Linus

Pauling

said,"Danny

Shechtman

istalkingnonsense.There

isnosuc