固体物理难吗(固体物理基本内容)

宁德时代董事长曾毓群在重庆车展上透露，除全固态电池、半固态电池，包括大家没有听过的凝聚态电池，宁德时代都在搞。资料显示，凝聚态物理学是固体物理学向外延拓，使研究对象除固体物质以外，还包括许多液态物质，甚至某些特殊气态物质，如经玻色-爱因斯坦凝聚的玻色气体和量子简并的费米气体。

中国科学院合肥固体物理研究所的吴学邦团队表示，已经通过工艺创新，小规模生产了出一种高纯度大体积钨材料，室温下的抗拉强度达到 1.35 吉帕，比目前使用的大多数钨合金都要强，是目前世界上由钨制成的最坚固的块状材料，该生产技术将使其能够用于最苛刻的应用，包括用于动能武器和核聚变反应堆。钨纯度越高，产生聚变能量的风险就越低。用钨砖砌成的反应堆防护墙可以抵抗高温高压和高辐射的挑战，并使核聚变发电厂运行数年甚至数十年。另外，由新钨材料制成的弹头可以更有效地穿透装甲或混凝土，因为它提高了强度和密度。含钨穿甲弹最早由美国在冷战后开发，但由于钨的脆性，今天美国国防工业生产的大多数穿甲弹都含有贫铀，以便于加工和提高性能。根据我国防工业研究人员去年 12 月发表在，《军械装备工程》杂志上的一项研究，钨在武器中的应用在中国更多。江西省宜春先锋军机公司的研究人员说，例如，一种由强而脆的钨材料混合制成的子弹被开发出来，只需一发就可以摧毁一架重型装甲的 AH-64A 阿帕奇攻击直升机。我国拥有世界上最大的钨矿储量和产量。根据美国地质调查局的数据，中国公司在 2019 年生产了约 7 万吨钨，占世界总量的 80% 以上。

1957年，美国海关扣留了一名中国女人。他们搜查行李后，抢走了她的全部积蓄6800美元。而她却窃喜不已：只要“药盒”在就行。1955年6月，林兰英成为宾夕法尼亚大学建校215年以来的第一位女博士，攻读固体物理学博士学位。博士毕业后经由导师介绍，在纽约长岛的索菲尼亚公司任职高级工程师。索菲尼亚公司是一家专门研究半导体材料的公司，在这里她靠着自己对材料科学的深度研究，带领着研究团队夜以继日地成功研发出世界上第一根硅单晶，还为公司申报了两项专利。当年在美国材料科学研究领域名声大噪的她，引起了美方高层的注意，并将她列入人才培养计划名录中。然而，在名录中的人，美方是不会轻易放他们离开美国的，因为这些人能够给美国带来的很高的利益。为了留住她，索菲尼亚公司在一年内先后三次提高她的年薪，在林兰英回国时她在美的年薪已经达到10000美元。那时候，我国为了让那些原来出国留学的有志之士能够回到国内发光发热，经过中国政府多年的努力，终于在1956年日内瓦国际会议上与多个国家达成中国留学生可自由回国的协议。心系祖国的林兰英得知此消息兴奋不已，她并没有被美方的糖衣炮弹所侵蚀，而是立志于回国后为国家做出更大的贡献。1956年6月，她以“母亲重病”为由，向公司递交了辞职报告后，同时向大使馆提交回国申请。公司领导收到她辞职报告的第一时间立即向有关部门汇报了此事，接到相关领导指示，他们除了利诱她留下来以外，还专门从费城邀请了她的一对夫妇朋友来到纽约长岛劝她不要回国，可是她依然坚定。几经周折后她终于获得了大使馆的回国批准。1957年1月，在她出发前，美国联邦调查局看到实在留不住她，又担心她此次回国之行将会带着她的实验成果一去不返，就通知机场方面出面刁难。机场方面接到上级指令后，派出多名安保人员在机场大门蹲守，一旦出现东方面孔的女性立即上报。当林兰英出现在机场大门时，机场相关高层就得到消息了，于是就看见宽大的机场大厅内一群安检人员上前拦住了一个中国女人，并要求进行行李开箱检查，针对这个将要去往中国的女人进行百般阻拦。三番五次的检查完行李后，只搜出一张随身携带的6800美元的旅行支票，安检队长躲过身向领导汇报着什么。虽然没有找出任何可疑的东西，但知晓情报的安检队长为了避免她将可疑物品藏于行李内，于是向她提出扣留她的所有行李和那张6800美元旅行支票的要求。听到这个要求后她不由地心头一紧，钱是小事，没有了可以再赚，但是行李内确实有这次要带回去的药品，如果带不回去那么这次回国之行将变得毫无意义。情急之下她向安检人员提出能否将药留下带回去，因为家母病重而这药正好能对症，可还是遭到了拒绝。无奈的她只好向安检队长说：“你们不同意我将药带回国，是因为担心我将研究成果藏在药中带走吧？那我不带药了，将空药盒给我，我回去后也好对比着买，只拿走空药盒总不能再藏什么了。”安检队长想着一个空药盒确实也没什么重要的，于是同意了她的请求。随后她带着药盒只身一人走向了登机口，殊不知这个药盒对于她来说才是最重要的。林兰英，是“中国太空半导体材料之母”也是“中国半导体材料科学与技术的奠基人和开拓者”。心系祖国的她这次回国之行确实是给祖国母亲看病，而且成功地将药带回了祖国。因为药盒才是她带给“家母”治病的药，而药品则是附着在药盒内的50克单晶锗和100克单晶硅。回国后将所携带的材料捐献给中国科学院，并参与到中国科学院半导体研究所的成立工作中。1960年研究所成立后，林兰英担任研究员，直至1980年当选为中国科学院学部委员（院士）。将一生都奉献给中国半导体材料研究事业的林兰英，回到中国后成功研制出中国第一根硅、锑化铟、砷化镓、磷化镓等单晶，为中国微电子和光电子学的发展奠定了基础。参考资料：《攀登科学高峰的赤子心 ——记归侨院士、中国半导体材料科学的奠基人和开拓者林兰英》莆田桥乡时报作者：微尘编辑：盛弘

什么是自旋-轨道耦合效应？它的应用领域在哪些方面？自旋-轨道耦合效应是固体物理学中一个引人注目的现象，它在材料的性质和行为中扮演着重要的角色。随着纳米科技和量子材料研究的快速发展，对自旋-轨道耦合效应的研究日益深入。特别是在边界态的形成和性质中，自旋-轨道耦合效应的作用被广泛关注。自旋-轨道耦合效应是由电子自旋和其运动轨道之间的相互作用引起的，它将自旋和轨道角动量紧密联系在一起。在传统的材料物理中，自旋和轨道角动量往往可以近似看作是独立的自由度。当材料尺寸减小到纳米尺度或者出现界面、表面等特殊情况时，自旋-轨道耦合效应变得显著，并且对材料的性质产生重要影响。通过对自旋-轨道耦合效应的深入研究，我们可以更好地理解边界态的本质和行为，为量子材料和纳米器件的设计和应用提供指导。在量子力学中，电子既有自旋角动量，又有轨道角动量。自旋是电子固有的属性，可以看作是一个自旋矢量，可以处于自旋向上（↑）或自旋向下（↓）的状态。轨道角动量则与电子的运动轨道形状和方向有关，具有轨道量子数来描述。自旋-轨道耦合效应是由于库仑相互作用和相对论效应而产生的。库仑相互作用使得电子自旋和轨道角动量之间发生相互作用，而相对论效应则导致了电子质量和速度之间的关联，进一步影响了自旋和轨道的耦合。自旋-轨道耦合强度可以通过材料的特定物理量进行量化。一个常用的量化参数是自旋-轨道耦合能，它表示自旋和轨道之间的相互作用能量。自旋-轨道耦合效应的强弱程度受多种因素影响，包括材料的晶体结构、元素种类、电子波函数的特征以及外部条件等。以下是一些常见的自旋-轨道耦合效应的起因和影响因素：在原子尺度下，自旋-轨道耦合效应由于电子与原子核之间的库仑相互作用引起。原子核的正电荷与电子的负电荷之间的相互作用会导致电子在原子轨道周围产生局域的电场。在倒空间描述下，自旋-轨道耦合效应与晶体的对称性密切相关。晶体的对称性决定了自旋-轨道耦合矩阵元的存在和大小。具有高对称性的晶体结构通常会导致较强的自旋-轨道耦合效应，因为这些结构对电子波函数的对称性施加了较强的限制。外部磁场可以改变电子的运动状态和自旋方向，进而影响自旋-轨道耦合效应。磁场可以通过改变电子的轨道运动轨道或破坏晶体的对称性来改变自旋-轨道耦合强度。边界态是指存在于材料边界或界面附近的特殊能级，其波函数在空间中局域化。自旋-轨道耦合效应在边界态的形成和性质中发挥着重要作用，影响边界态的能级结构、自旋极化和传输性质。以下是自旋-轨道耦合效应对边界态的主要影响：自旋-轨道耦合效应可以导致边界态的出现和定位。在材料的边界或界面附近，自旋-轨道耦合强度增强，导致电子的自旋和轨道耦合程度增大。这种耦合可以将电子束缚在边界附近，形成局域化的边界态。自旋-轨道耦合效应会改变边界态的能级结构。传统的自由空间能级结构会在边界附近发生调整，形成与材料内部态不同的能带结构。自旋-轨道耦合可以将能带分裂为自旋上和自旋下的子能带，形成自旋分裂的边界态能级结构。自旋-轨道耦合效应可以影响边界态的自旋极化。在存在自旋-轨道耦合的体系中，边界态的自旋极化程度可能显著增强。自旋分裂的能级结构使得自旋上和自旋下的态在能量上有所差异，这可以导致边界态中自旋极化的出现。自旋-轨道耦合效应对边界态的传输性质产生影响。自旋-轨道耦合会导致自旋相关的散射和反射行为发生变化。边界态的自旋极化和自旋分裂的能级结构会影响电子在边界态和材料内部态之间的转移和传输过程。尽管已经有一些实验观测和测量技术用于研究边界态的自旋-轨道耦合效应，但仍然需要更高灵敏度和分辨率的实验手段。发展新的探测技术，自旋分辨光电子能谱和自旋态测量技术，将有助于更全面地揭示边界态中自旋-轨道耦合的行为。理论模型和计算方法在揭示自旋-轨道耦合效应的本质和行为方面起着关键作用。进一步发展和改进理论模型，自洽场方法和密度泛函理论等，以更准确地描述边界态中的自旋-轨道耦合效应。针对特定应用需求，设计和制备具有特定自旋-轨道耦合效应的材料非常重要。通过理论模拟和计算，可以预测和优化具有特定自旋-轨道耦合效应的材料结构和化学组成。自旋-轨道耦合效应对于自旋电子学和量子计算等领域具有重要应用潜力。进一步研究自旋-轨道耦合效应在器件中的应用，自旋场效应晶体管和自旋逻辑门，以实现更高性能的自旋器件和量子信息处理。

石云龙，男，1956年5月出生于山西代县。教授、博士。大同大学副校长，兼任固体物理研究所所长。同济大学兼职教授、博士生导师。“微结构电磁功能材料”省市共建山西省重点实验室主任。“凝聚态物理”山西省重点建设学科首席专家，山西省物理学会常务理事。1999年3月毕业于同济大学，获理学博士学位。2003年6月至2004年6月，国家留学基金资助留学英国剑桥大学Cavendish实验室。20多年来，一直致力于凝聚态理论的研究工作，目前主要研究方向为人工电磁材料的理论和实验研究。。先后主持承担国家自然科学基金面上项目3项，973子课题1项，863合作项目1项，教育部博士点基金项目1项，省级各类科研项目10余项。在国内外一流学术刊物发表论文60余篇，其中40多篇已被SCI或EI收录。主持两项研究成果获山西省科技进步二等奖。

程开甲是中国核武器研究的开拓者之一，为核武器的研制和试验做出了突出贡献。发起并计划主导抗辐射加固技术新领域的研究。是我国定向能大功率微波研究新领域的开拓者之一。出版国内第一部固体物理学专着，提出通用热力学内摩擦理论，推导出狄拉克方程，提出并发展了超导双能带理论和凝聚态TFDC电子理论。 1985年获国家科学技术进步奖特等奖。 1999年被国家授予“两弹一星功勋奖章”。 2013年获得国家最高科学技术奖。祖国的顶梁柱，民族的脊梁，向老一辈伟大的科学家致敬。都是后人学习的楷模。他们放弃家人，照顾每一个人。为了我们伟大祖国的繁荣和不接受外敌，他放弃了外国的荣耀。财富，回到祖国的怀抱，为祖国建设贡献力量。今天，程开甲爷爷逝世三周年，缅怀！

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