Fasta tillstandets fysik
(FTF) ar den del av
fysikvetenskapen
som behandlar amnen i fast form.
Kondenserade materiens fysik
ar ett bredare begrepp som aven omfattar flytande
aggregationstillstand
. Efterforskning om fasta tillstandets fysik sker genom flera metoder, sasom
kvantmekanik
,
kristallografi
,
elektromagnetism
och
metallurgi
. FTF ar det framsta omradet inom kondenserade materiens fysik och har dedikerade avdelningar pa flera universitet i
Sverige
sasom
Institutionen for materialvetenskap
[
1
]
i
Angstromslaboratoriet
i
Uppsala
, avdelningen for fasta tillstandets fysik
[
2
]
vid
Lunds universitet
(
Fysiska institutionen (Lunds universitet)
) och vid
Fysikinstitutionen
[
3
]
pa
KTH
. Fasta tillstandets fysik undersoker hur de storskaliga egenskaperna for fast materia uppkommer fran egenskaper pa atomniva. Pa sa vis lagger fasta tillstandets fysik grunden for materialvetenskap. Det kan aven appliceras i exempelvis
transistorer
och
halvledare
.
Solida material bildas av tatt packade atomer som interagerar sinsemellan. Dessa interaktionen resulterar i de mekaniska, termiska, elektriska, magnetiska och optiska egenskaperna for fasta material. Beroende pa olika faktorer vid bildandet av ett fast material kan materialets atomer forma regelbundna geometriska monster (
kristall
) eller oregelbundna sadana (
amorf struktur
).
Merparten av fasta tillstandets fysik fokuserar pa kristaller. Huvudsakligen beror detta pa att periodiciteten av atomerna i kristaller framjar matematisk modellering. Darav har kristallina material ofta elektriska, magnetiska, optiska och mekaniska egenskaper som kan nyttjas i ingenjorskonst.
Krafterna mellan atomer i kristaller kan se ut pa manga olika vis. Exempelvis i en
natriumkloridkristall
(bordssalt) ar kristallen uppbyggd av natrium- och klorid
joner
som halls samman med
jonbindningar
. I andra kristaller formar atomerna
kovalenta bindningar
. I
metaller
delar hela kristallen pa
elektronerna
i sa kallade
metallbindningar
.
Adelgaser
a andra sidan har inte dessa typer av bindningar och halls i fast fas samman av
Van der Waals-krafter
som resulterar fran polariseringen av varje atoms elektronmoln. Skillnaderna mellan de olika typerna av fasta material uppkommer ur skillnaderna mellan deras bindningar.
Ett viktigt tillampningsomrade ar
fasta tillstandets elektronik
.
Fastatillstandsfysiken innefattar allt man kan mata pa dessa amnen, till exempel
elektriskt motstand
,
varmeledningsformaga
,
varmekapacitivitet
,
elasticitetsmodul
,
brytningsindex
,
piezoelektricitet
,
De Haas-van Alphen-effekten
och sa vidare.
Nagra larobocker i omradet (ungefar ordnade efter tilltagande djup) ar: