Tiiviin aineen fysiikka

Tiiviin aineen fysiikka
Grafeeni on hiiliatomeista muodostunut kaksiulotteinen rakenne. Siinä atomit muodostavat kuusikulmioista koostuvan hilan. Grafeenilla on monia mielenkiintoisia ominaisuuksia - siinä muun muassa elektronit näyttäytyvät massattomina Diracin hiukkasina.
Avainaiheita	Aineen olomuodot Olomuodonmuutokset Sähkön tai lämmön kuljetusominaisuudet
Aineen olomuotoja	Kiinteä aine, Neste, Kaasu, Plasma, Fermikaasu, Fermineste, Luttingerin neste, Supraneste, Supersolidi, Suprajohde, Ferromagneetti, Antiferromagneetti, Bosekondensaatti, Fermionikondensaatti
Sähköisiä ominaisuuksia	Johde, Eriste, Puolijohde, Suprajohde
Sähköisiä ilmiöitä	Hall-ilmiöt, Ferrosähköisyys, Kondo-ilmiö, Lämpösähköilmiöt
Magneettisia ominaisuuksia	Paramagnetismi, Diamagnetismi, Ferromagnetismi, Antiferromagnetismi, Spin-lasi
Kuuluisimmat tieteilijät	Lev Landau, Enrico Fermi, John Bardeen, Ludwig Boltzmann, Philip Anderson

Tiiviin aineen fysiikka eli kondensoituneen aineen fysiikka (engl. condensed matter physics) käsittelee aineen makroskooppisia ominaisuuksia. Erityisesti se tutkii mitä tapahtuu kun suuri määrä hiukkasia "tiivistyy" yhteen olomuotoon. Olomuoto riippuu hiukkasten välisten vuorovaikutusten suuruudesta ja ominaisuuksista sekä ulkoisista olosuhteista kuten lämpötilasta tai paineesta. Tutuimpia tiiviin aineen muotoja ovat kiinteät ja nestemäiset aineen olomuodot.

Tutkijamäärältään tiiviin aineen fysiikka on suurin fysiikan tutkimusalueista. Sen kehitys liittyy suoraan esimerkiksi elektroniikan ja prosessiteollisuuden kehitykseen. Alaa kutsuttiin pitkään kiinteän olomuodon fysiikaksi, koska suurin osa teorioista kehitettiin kiinteissä aineissa tapahtuvia ilmiöitä tutkittaessa selittämään kidemuotoja, johtavuusominaisuuksia ynnä muita. Alan nimi vakiintui kuitenkin tiiviin aineen fysiikaksi, kun havaittiin että suuri osa kiinteän olomuodon fysiikan tutkimuksessa käytettävistä käsitteistä pystyttiin helposti yleistämään myös nesteiden kuvaukseen.

Tärkein tiiviin aineen fysiikan teoreettinen työkalu on kvanttimekaniikka, jota käytetään kaikilla sen tutkimusalueilla.

Suuri osa tiiviin aineen fysiikasta keskittyy sovelluksiin. Tämän lisäksi alan piirissä tutkitaan paljon myös useita eksoottisia ilmiöitä, jotka tyypillisesti ilmenevät matalissa, muutaman kelvinin suuruisissa lämpötiloissa. Näitä ovat

• Bose-Einstein kondensoituminen
• Suprajohtavuus
• Suprajuoksevuus
• Kvantti-Hall-ilmiöt
• Makroskooppinen kvanttitunnelointi
• Kondo-ilmiö

Tiiviin aineen fysiikan tutkimus on läheisesti yhteydessä myös materiaalitieteisiin.