Экзамен - Темы - 2008 / solid state перевод2
.docТВЕРДОЕ СОСТОЯНИЕ
Если взять скрепку для бумаги и согнуть ее, она останется согнутой, не разгибается обратно и не будет ломаться. Металл, из которого сделана скрепка, податлив. Некоторые другие материалы не податливы вообще. Если вы пробовали сгибать стеклянный прут (если только вы не проводите это в пламени), он просто сломался бы. Это хрупкое. В этом отношении как во многих других, стекло ведет себя весьма отлично от, металла Различие должно найтись или в специфичности атомов, из которых металлы и стекло составлены, или в способе, которым они собраны, вероятно оба. Имеются, конечно, много других различий между металлами и стеклом.
Металлы, например, проводят электричество и поэтому используются для электрических линий передачи, стекло едва проводит электричество и может служить как изолятор. Стекло, будучи прозрачным, может использоваться в окнах, принимая во внимание то, что лист металла толщиной даже менее чем миллионная доля дюйма весьма непрозрачен. Естественно, интересно понять причины этих различий в поведении.
Исследования в течение прошлых 20 лет этой отрасли назвались физикой твердого тела, или иногда, так как предмет включает большое количество химии "твердое состояние". Это - главная отрасль науки, которая показала новые и непредсказуемые свойства материалов. Физика твердого тела стала одной из наиболее важных отраслей технологии. Это вызвало технологический прогресс. Изучавшие эту отрасль технологии инженеры могли бы понимать намного лучше явления квантовой механики, поскольку они относятся к твердым веществам. Хотя твердые вещества, конечно, были предметом экспериментальных исследований намного раньше открытия квантовой механики. Если мы рассмотрим факт известный со времен " самых ранних изучений электрических токов" мы должны вспомнить, что проводимость электричества у металлов хорошая, а у большинства других материалов - нет.
Только открытие электрона помогло ученым понять некоторые из этих фактов хорошо. С открытием электрона было принято, что в металлах или всех атомах есть потерянный электрон и что в изоляторах типа стекла их нет. Электроны в металле могут двигаться свободно, в то время как электроны в изоляторах нет. Почему это происходит в металлах? Этот важный вопрос ждет открытия в области квантовой механики. Следующий вопрос был: " Как" устроенные атомы?
Относительно этого вопроса мы можем говорить, что твердые вещества могут быть разделены на два класса: кристаллические и аморфные. В кристаллической группе, которая является самой большой и включает металлы и большинство полезных ископаемых, атомы устроены регулярным способом. В некоторых металлах (например, медь и никель), они упакованы вместе. В других металлах (типа железа, например), они, устроены в форме куба. Типичным представителем аморфной группы твердых веществ является стекло, его атомы собраны более беспорядочным способом, чем таковые у металла.
Структура аморфного материала намного более сложная для изучения, чем таковая у кристаллического твердого вещества и были приложены значительные усилия, чтобы узнать больше о расположении атомов в таких материалах.
Много было узнано о твердом веществе, но многое должно еще быть изученным. Имеется множество проблем, которые должны быть решены. Неудивительно, что множество ученых занимаются этой интересной, так называемой наукой "твердого тела".