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探究原子世界（华中科大 科英双） 5.7

• 引力场：各处 $g$ 的变化 ⇒ 监测地下水、石油
• 引力波：时空涟漪

凝聚态物理

• 石墨 $\Leftarrow{高温}$ 金刚石（天然钻石形状定）
• $\lambda = \frac{h}{p_{\text{动量}}} = \frac{h}{mv}$（电子波动性）；$E = \frac{p^2}{2m} = \frac{h^2}{2m\lambda^2}$
• 液体中，电子波干涉；晶体中，电子波干涉（√）

解释导电性：允带是否有电子

• 晶体管：\ce{Si}→全钢石结构，会共：饱和
  • \ce{Si}：\ce{P}（多一个电子，$n$-type）、\ce{B}（少一个电子，$p$-type）→ 二极管
  • 1948 贝尔：晶体管 → 2015 IBM 7nm 台积电 2nm；1956 TAN 硬 → 2007 法 2014 LED×7 RGB
• 摩尔定律：① 脱利、电子跑；② 延续50年、2016失效

扫描隧道显微镜

• 1981 IBM 发明；1986 诺奖
• 类似盲人摸 → \ce{Si(111)}
• 原理：电子量子隧穿；高度灵敏 ⇒ 电流变化大 ⇒ 可得原子性质；微观尺度运动：扫描管（0.5pm / 2cm = 0.1μm / 4000m）
• 超低湿、强磁场、超真空（平均自由程 1000km）
• 原子定构：电子波 → 原子操纵：摆出特定结构

应用

1. 分子电子学（最小电子器件），最高集成密度；分子作晶体管
2. 自旋电子学：超高密度信息存储
3. 超导：完全抗磁（★）；核磁共振（医院、保低温）
   • 悬浮山（常温超导）：
     • 方向1：找材料（零下100℃目标）
     • 方向2：原理探
   • 原理：超导能隙，用扫描
4. 量子比特：
   • 问题：与外界有影响；任意一点可存储
   • 5d：拓扑量子计算 → 杯子=环（有圆）；对材料细节不关心，只求本质