物理学前沿之一──液晶物理

物理学前沿之一──液晶物理１ ──液晶的发展史，研究领域及应用── 通常固体加热至熔点就变成透明的液体。然而有些分子结构特殊的物质不是直接从固体变为液体而先要经过一种被称做液晶（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）的中间状态，然后才转变成液体。不属于普通固体，液体和气体的任何一种状态的中间状态可叫做物质的第四状态。这种状态从外观上看具有流动性的混浊液体，同时又有光学各向异性晶体所特有的双折射性。这种能在某个温度范围内兼有液体和晶体二者特性的物质就叫做液晶。１液晶的发展史 液晶是早在１８８８年奥地利植物学家…     

液晶和液晶材料

一提到液晶,也许人们会马上联想到手腕上戴的电子表、日常使用的计算器和文字处理机等。那么,液晶究竟是什么呢? 顾名思义,液晶是一种既非液体又非晶体的有机化合物,它是某种有机物质在一定的温度范围内所呈现的一种中间状态,在这种状态下,由于物质分子排列有特殊的取向,分子运动也有特定的规律,因而液晶既具有液体的流动性和表面张力,又呈现某些晶体的光学性质,液体和晶体     

液相中石英晶体传感器的双调制原理

传统的调频式石英晶体传感器工作于液相中时，无法区分引起频率偏移的两种不同效应：质量负载和液体阻尼。通过研究石英晶体串联谐振电路的放大和反馈特性，推导出石英晶体谐振器的振幅变化与其动态阻抗的变化成正比，由此分析了双调制式（调频调幅）石英晶体传感器的基本原理，提出特征阻尼理论来区分液相中的质量负载和液体阻尼效应。结果表明，特征阻尼系数ｋｃ０值与晶体表面的固体和液体性质无关，只与晶体谐振器自身的参数有关，如基频、电极面积等，由液体阻尼引起的频率偏移等于石英晶体振幅变化与特征阻尼系数的比值。     

转移矩阵方法与一维声子晶体的带结构

声子同物质（比如液体、气体或细长竿等）相互作用可以归结为声子在不同＂声阻抗＂场中运动。所谓声子晶体就是物质的声阻抗周期变化的晶体。当声子在这种介质中运动时,它的能量（频率）将分裂成带。利用转移矩阵方法分析了声阻抗呈阶跃型分布的一维声子晶体带结构,讨论了系统的稳定性、禁带宽度。结果表明,材料的禁带特征与它的参数有关,只需适当选择介质或适当调节介质参数就可以得到不同声学性质的声子晶体。     

从雨花石中引出溪流——高后秀教授课题组发现固体“类流态”现象

众所周知,在通常情况下,多姿多彩、千变万化的世间万物按照其存在的状态被归为三类,即固态、液态和气态,而且改变某一物质所处的外界环境就可以改变其状态,如水在0℃时变为冰,在100℃时变为气体;将钢铁放人熔炉中,加热至大约1500℃,可将其由固态变为液态……除此之外,随着人们对物质世界认识的不断深入,液晶(液体中存在晶体)作为另外一种物质存在的状态已经在电子行业中得到广泛应用.     

热词

准晶体 以色列科学家丹尼尔·舍特曼（Daniel Shechtman）因发现准晶体而获得2011年诺贝尔化学奖。准晶体具有的奇特结构，推翻了晶体学已建立的概念。许多年以来，凝聚态物理学家们仅仅关心晶态的固体物质。然而，在过去的几十年，他们逐渐把注意力转向“非晶”材料，如液体或非晶体，这些材料中的原子仅在短程有序，被称为缺少“空间周期性”。     

热词

准晶体 以色列科学家丹尼尔·舍特曼（Daniel Shechtman）因发现准晶体而获得2011年诺贝尔化学奖。准晶体具有的奇特结构，推翻了晶体学已建立的概念。许多年以来，凝聚态物理学家们仅仅关心晶态的固体物质。然而，在过去的几十年，他们逐渐把注意力转向“非晶”材料，如液体或非晶体，这些材料中的原子仅在短程有序，被称为缺少“空间周期性”。     

物理学前沿之一—液晶物理2—液晶相与它的分类及结构特征—

液晶态是物质的一种状态 ,它混有液态和固态 (晶态 )的性质 ,它许多特点也就介于这两者之间。液晶相具有象液体一样的流动性和连续性 ,又具有象晶体一样的各向异性。显然在这中介相 ( meso phase)下物质仍保留着晶体的某种有序排列 ,这样才可能宏观上表现出物理性质的各向异性 ,这样的有序流体就是液晶。它在外观上看 ,普通液体是透明的 ,而液晶却往往是混浊的 ,这也是液晶区别于液体的一个主要特征。不同的液晶相光散射也有差别。大多数液晶是棒状或长条状的。它们可以是较小分子量的 ,也可以是聚合物。小分子量液晶分子的长度约 2 0～ 4 0…     

静电场对硫酸钙结晶的影响及计算机模拟

实验在水浴加热和水浴加热附加静电场两种条件下,对基本相同的结晶条件（温升速率,过饱和度,水动力学等）下得到硫酸钙晶体利用扫描电镜（SEM）进行了表征和分析.分析结果显示：在基本相同结晶条件下,水浴加热附加静电场与仅水浴加热下生成的硫酸钙晶体的形貌相比,有所增大.我们从水的内能与结晶形貌的关系出发,利用蒙特卡罗（MC）方法对静电场作用下的结晶情况进行了初步的分子模拟,解释了这一特殊现象.该分析结果可用于指导水溶液中生长晶体,外加一定强度的静电场可能得到更大更完整的晶体.     

物理学前沿之一--液晶物理3

应用高等数学和现代物理学理论以及化学理论研究液晶 ,主要还是应用实验手段。　　液晶相的生成可按图 1表示的方法简单地加以辨别。把形成液晶物质的晶体 ( a)放入玻璃毛细管中加热 ,晶体就将在非常明确的温度下溶解。然而 ,若呈现为粘稠而混浊的不透明液体并附着在玻璃壁上 ,这种状态 ( b)为近晶相 ;若为半透明的液体并形成弯月面的状态 ( c) ,则为向列相 ;若溶解状态呈现为 ( b)和 ( c)的中间状态 ,并且相变时伴有多种颜色的出现 ,则是胆甾相。对上述三种液晶相进一步升温 ,则在另一个明确的温度下 ,转变成各向同性的透明液体( d)。 (不…     

学科交叉视野中的矿物学

扼要地综述了物理学、材料科学与矿物学学科交叉有关的问题（１）回顾了晶体常数发展的历史、阐述了晶体外形与内部微观结构之间的关系，重点讨论了碲金矿晶面指标化遭遇的困难，和在引入无公度调制结构（一种准周期结构）后，这一难题的解决。（２）介绍了矿物晶体实际结构（包括缺陷与非均匀的复相结构）研究丰富的内涵，并阐述了它对地球科学发展的潜力。（３）指出了蛋白石晶体微米周期结构的揭示开拓了介观周期结构这一新领域，并讨论了它对材料科学（制备光子晶体与纳米结构材料）的重要影响。     

晶体叠栅的电子显微镜观察及透明片模拟

本文用电子显微镜观察了ＭｏＳ２晶体的叠栅，并通过透明片对晶体栅的模拟，对电子显微像进行定性了识别。     

用蒙特－卡洛模拟计算固态晶体的对关联函数g（r）

对关联函数g（r）是物理学中研究物质结构的一个重要函数，在某种程度上，它能反映物质内部原子的分布情况。通常．人们主要采用X射线衍射，利用劳埃方程和布拉格方程，分析倒易点阵的对称性，来研究各种晶体内部原子的布居。而本文则用蒙特-卡洛（Monte—Carlo）模拟来构建一些特定晶态固体的结构，进而给出这些结构对应的对关联函数g（r），并就g（r）如何反映和区别不同晶体的结构做了一些分析。     

气体水合物研究进展

本书是2003年春季美国化学工程协会召开的“气体水合物讨论会”的论文集，共收录16篇论文。气体水合物是一种非常特殊的化学组成，它是由水分子（主体分子）包裹着气体分子（客体分子）在低温高压条件下形成的一种无化学键的晶体物质。通常的气体水合物是甲烷水合物，在常温常压下，甲烷水合物中包含的甲烷气体是甲烷水化物本身的180倍。作为一种替补能源，气体水合物的研究已经越来越受到人们的重视。     

Pr：Fe：LiNbO3晶体中由多波作用的相位共轭波

报道用Ｐｒ：Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ３晶体（被红外灯加热的）由多波作用（如双泵浦和四波混频等）产生的相位共轭波以及相位共轭温度效应及得到的４８％的双泵浦相位共轭反射率，并对以上现象进行了理论分析。     

不可思议的材料

记忆历来被认为是生物，特别是高等生物所特有的功能。但是，材料科学家在研究中发现，某些金属也有记忆功能。20世纪60年代，美国海军军械实验室的科研人员，用55%的镍和45%的钛制成了一种镍钛合金丝。他们将这种镍钛合金丝绕成一个螺旋形的线圈，把它加热到150℃，然后金属也有记忆冷却、拉直。当合金丝再次被加热到95℃时，竟出现了不可思议的情景——金属丝自动卷曲成原来螺旋形线圈的形状。科研人员又一次把它冷却、拉直，谁知当加热到同样的温度后，它又恢复了原来的形状。反复实验，屡试不爽。之后，科学家发现其他一些合金，如铜锌…     

高等凝聚态物理

凝聚态是由大量的原子和分子“粘合”而成的状态，固体和液体是最典型的实例。由于集团效应起决定性的作用，这样系统的物理与个体或少体的分子或原子物理完全不同。凝聚态物理涵盖的领域极为广泛，它包括传统的固体物理（如晶体物理）、磁性、流体力学、弹性理论、材料物理、聚合物物理以及一些生物物理。而实际上这些领域之间，使用的工具和技巧有不同程度的重叠。     

相互作用的原子链模型及其对各向异性晶体中提列描述的应用

本文提出了一种新的广义的Ｆｒｅｎｋｅｌ－ｋｏｎｔｒｏｖａ（分立的正弦戈登）模型，该横亘工把一个晶体和为一组相互作用的一维原子链，它并不包括外部刚性衬底所产生的固有场。本文只研究了模型的二维情形，但很容易推广到三维的般情形。根据目前相互作用的原子链模型，在各向异性的晶体中，可以对挤列（或反挤列）进行计算机模拟，而由此得到的计算结果完全符合弹性理论的分析结果。     

355 nm激光泵浦BN晶体受激拉曼散射实验的研究

自从受激拉曼散射被发现以后,发现了多种拉曼介质,这些拉曼介质有气体、液体还有固体,从这些介质的受激拉曼散射中得到上百条谱线,光谱分布从紫外到近红外,有效拓宽了激光光谱范围。增益较高的拉曼晶体有碳酸盐、硝酸盐和钨酸盐晶体,在这些晶体中Ba（NO3）2晶体是最有潜力的材料之一。该文研制出一套实验系统,通过受激拉曼散射的原理和实验结合来研究硝酸钡晶体的受激拉曼散射现象。研究内容主要包括如下：搭建一级放大1064 nm激光实验系统;在1064 nm有源光基础上,完成泵浦光355 nm激光的搭建;完成355 nm激光泵浦Ba（NO3）2晶体的受激拉曼散射实验研究。     

证明晶体物理性能张量对称性的热力学方法

考虑了晶体宏观对称性及晶体内部热力学对称性对物理性能的影响,先用热力学方法,以晶体的介电常数张量为例,证明二阶张量的对称性,使其张量的独立分量数目由9个减少为6个;再次将其张量主轴化后,得到3个独立分量．并以此方法推导了晶体处于电场中时描述晶体物理性能各阶张量对称性．证明结果表明,三阶对称张量的独立分量数目由27个减少到18个,四阶对称张量的独立分量数目由81个减少到21个,并且将表征晶体物理性能的物理常数表示成为（10×10）矩阵．用热力学方法证明晶体物理性能张量的对称性,优越于根据诺埃曼原则用点群方法证明晶体物理性能张量的对称性,是一种简单、直观的新方法．