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软物质物理学,一个可能大家都该知道的物理学新方向 精选

已有 11936 次阅读 2012-3-23 17:11 |系统分类:科普集锦| 物理学, 软物质, Gennes

软物质包含的系统很广,主要包括:高分子、液晶、胶体、表面活性剂等。

我们日常生活中充满了大量的软物质,例如:牛奶、洗洁精、果冻、沙子、饮料、油漆、雾、烟、血液等。日常生活中不太见到的软物质,也有很多,例如:铁磁流体(ferrofluid)、电流变液(electrorheologicaol fluid)、磁流变液(magnetorheological fluid)等。

软物质的主要特性有三点,即复杂性(complexity)、适应性(flexibility)、耦合性(coupling)
——“复杂性”是指人们无法从单个原子或分子的排列结构和性质推知系统整体的物理性质,这与传统的晶体不一样,因为这些软物质系统最小的功能单元不再是原子或分子,而是包含大量原子或分子的颗粒等介观结构;
——“适应性”是指轻微的化学作用能够促使力学性质发生显著变化,以便更好地适应系统所在的环境;
——“耦合性”是指各种作用力与系统构型之间存在耦合,例如,作用于系统的力改变了,系统的构型也会随之改变。

人们把研究软物质物理性质(即:力、电、磁、光、声、热等方面的性质)的学科叫做“软凝聚态物理学”(Soft Condensed Matter Physics)、或“软物质物理学”(Soft Matter Physics),它是传统物理学在新时期的一个新发展,此所谓“老树开新花”。

国际上公认的“软物质物理学”领域的代表人物是:皮埃尔·吉勒·德热纳(法语Pierre-Gilles de Gennes19321024日-2007518日),法国物理学家,1991诺贝尔物理学奖,其获奖理由是:发现研究简单系统中有序现象的方法可以被推广用于处理更为复杂的物质,特别是液晶和高分子他在诺贝尔获奖典礼上使用“软物质”(Soft Matter)一词代替之前的专业术语——“复杂流体”(Complex Fluid),他认为之前的名称可能会让年轻人对此学科望而却步。

国际上发表“软物质物理学”领域的研究成果的(主要的)专业学术期刊有:Soft Matter, Physical Review E, Journal of Physical Chemistry B, European Physical Journal E,等. 其中,Soft Matter属于一区期刊(by 中科院)。当然,此外的top journals,诸如 Nature, Science, PNAS, Nature Physics, Physical Review Letters等也发表软物质物理领域的研究成果,但这些期刊并非专业期刊。

软物质物理学,一个可能大家都该知道的物理学新方向,因为它与大家的生活密切相关,但却充满了太多的未知与挑战……


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