저온에서 물질의 성질
분야
hwp무극성 물질은 전기적 성질이 없이 순수하게 분자의 질량에 의한 인력(반데르 발스 인력). 분자간의 인력이 매우 작다.
따라서 분자간에 서로 뭉칠려는 힘이 매우 약하기 때문에 헬륨이라는 기체를 액체로 만들려면 온도가 매우 낮아져야 헬륨기체 분자들의 엔트로피가 감소하여(쉽게 얘기하면 분자들의 운동력이 감소하여) 서로 뭉쳐서 액체가 되기 때문에 헬륨의 액화점(=끓는점)은 -268.9℃로 엄청낮게 된다.
1. 반데르발스 인력은 분자의 질량에 의해 형성되는 인력이다.
2. 분자의 질량은 매우 작기 때문에 반데르발스 힘은 매우 약해서 그 물질들은 상온에서 대부분 기체로 존재하며 끓는점이 매우 낮다.
*고체물리학
고체상태에 있는 물질이 나타내는 여러 물리적 특성을 원자 또는 분자의 결합상태를 바탕으로 이해하려는 물리학의 한 분야.
물성물리학의 한 분야로 고체의 물리적인 여러 성질을 그 원자적 구조와 관련시켜서 연구하는 학문이다. 주로 금속 ·비금속의 홑원소물질 또는 화합물의 결정을 다루지만, 유리 등 비결정성 고체의 연구도 포함된다. 고체를 이루고 있는 원자의 배열인 결정구조를 알기 위해서는 주로 X선회절법이 사용되고, 원자의 세계를 기술할 수 있는 양자이론, 양자통계학 등이 그 기초가 된다. 고체물리학은 1930년 후반부터 싹트기 시작한 분야로, 학문적인 역사는 짧지만 매우 빠르게 발전하고 있다. 고체 중에서 결정체는 취급하기 쉽기 때문에 연구가 많이 이루어졌고, 점차 비결정질(非結晶質) 물질까지 그 연구 범위가 넓어지고 있다. 연구대상 물질로는 금속 ·이온결정 ·반도체 ·유전체 ·자성체 등이 포함된다.
연구대상이 되고 있는 중요한 과제는 페르미면의 모양과 같은 고체 속에서의 전자상태에 대한 문제, 상전이에 대한 문제, 어긋나기[轉位]에 의한 결정변형의 작용원리나 구조의 해명, 반도체 또는 이온결정에서의 불순물 준위, 레이저광에 의해서 일어나는 비선형현상, 극저온에서의 각종 이상현상, 초고압하에서의 특성변화, 초전도현상의 본질 파악 등 다채로운 분야가 있다. 연구의 수준도 매우 높아서, 미시적 입장에서 고체의 특성을 이해할 수 있는 범위가 넓어지고 있다. 따라서 필요에 따라 원하는 특성을 가지는 결정의 성분과 구조를 추적할 수도 있게 되어, 물질의 원자적 설계가 어느 정도 가능하게 되었다.
물질 종류의 입장으로 보면 금속물리 ·이온결정의 물리 등이 있고, 주목하는 물성의 입장으로 보면 유전성 ·반도체 ·자성 ·강자성 ·가소성 ·초전도성 등이 있다. 연구방법은 X선결정학 ·전자살회절 ·중성자살회절 ·고체광학 등이 있으며, 이론적인 연구대상으로는 결정격자의 역학 ·고체전자론 ·고체의 통계론 등이 있다.
고체물리학이 이룩한 가장 큰 성과의 하나는 트랜지스터의 발명 이후 눈부시게 발전해온 각종 고체소자에 대한 연구인데, 이로써 현대과학은 일대 혁신을 맞이하게 되었다. 그 외에도 각종 합금 ·자성체 ·유전체 ·형광체 ·특수유리 ·고분자재료 등 유용한 재료가 고체물리학의 연구성과로 만들어졌다.
*전자현미경
