{{{+3 凝集物質物理學/Condensed Matter Physics}}} [목차] == 개요 == [[현대 물리학]]의 한 분야이자, 말 그대로 입자간 상호작용이 강한, 응집된 [[물질의 상태]]에 대해 연구하는 분야이다. 응집물질의 대표적인 예는 [[액체]]와 [[고체]] 등이 있으며, [[보스-아인슈타인 응집]]물질이나 [[초전도체]], [[초유동체]] 같은 특수한 물질의 상태, 물질상의 변화 즉, [[상전이]]도 다룬다. 하위 분야로, 주로 고체의 성질에 대해 연구하는 [[고체물리학]]이 있다.[* 사실 역사적으로 보면 고체물리학에서 응집물질 물리학이 갈라져 나온 쪽에 가깝다.] 한국물리학회 회원중 '''약 25%'''가 응집물질물리를 연구하고 있어, 물리학과에서 가장 많은 연구자가 ~~응집~~집중되어 있다. 일본에서는 전통적으로 물성물리학으로 표기하고 있으며, 영어로는 condensed matter physics 로 동일하다 == 교과목 == [[물리학과]]에서 학부 4학년~대학원 과정부터 개설되기 시작한다. 선수과목으로는 [[물리학과]] 학부과정의 대부분 내용 ([[양자역학]] 등)이 요구된다. == 내용 == 말 그대로 '뭉쳐 있는' 물질이 모두 연구대상이니, 그 특성상 다루는 내용이 무척 넓고 다양하다. 실제로, 어느 정도 일반론을 제외하면 랩마다 연구 분야도 천차만별이고, 이러다 보니 끌어다 쓰는 이론도 고체물리와 같이 [[전자기학]], [[양자역학]], [[통계역학]] 등등 필요에 따라 이것저것 가져다 쓰며, 심지어 이론 응집물리에서는 [[양자장론]](...)도 가져다 쓴다. 즉 골고루 잘 해야 시작해볼 수 있는 분야. 나노/표면물리, 자성, 초전도, 전자분광 등의 분야가 있으며, 각각 이론과 실험으로 갈린다. * 극 초진공 물리: 매우 희박한 [[진공]]에서의 거동. * 저온물리학 (Low Temperature Physics) : [* 수 켈빈 이하의 극저온.] 이는 온도가 낮아지면, 분자간 거리가 줄어들어 입자들이 '응집한다'고 생각하면 이해하기 쉽다. 고체를 이루는 원자 혹은 분자들은 온도에 따라 고유한 진동을 한다. 이때 진동에너지를 고체의 열에너지라고 할 수 있다. 상온에서는 열에너지가 굉장히 커서 여러가지 현상을 압도한다. 따라서 이 열 에너지을 제거해 주어야 고체 내부의 특수한 현상을 관찰 할 수 있다. 온도를 내리다보면 열에너지가 줄어들게 되고 열에너지가 특정 수치보다 낮아지게 되면 그 열에너지보다 큰 에너지를 갖는 현상들이 보이게 된다. 예를들어 저온에서 결정구조의 변화, 자성구조의 변화, 전자구조의 변화 등이 보인다. 이 현상들이 나타나는 온도의 열에너지를 해당 현상의 에너지와 같다고 보고 연구를 한다. 이게 극저온 영역이 되면 물질에 따라 단순히 응고가 아닌 특이한 상전이를 보이기도 하는데, 자세한 내용은 [[초전도체]], [[초유동체]] 문서 참고. * 자성재료 물리학 (Magnetic Materials Physics) * [[이징 모형]] * 아주 작은 인공구조 (나노 규모 등): 대부분의 응집물질은 준양자적(semi-classical) 접근법으로 설명될 수 있다. 하지만 기술이 발달하면서 아주 작은 구조를 이용할 수 있게 되었고, 그로 인해 전자의 파동성이 중요해지는 사례를 실험할 수 있게 되었다. * 나노 구조 초전도체: 초전도체가 중시 양자계(mesoscopic quantum systems)를 형성하기 때문에 다양한 전자기적 성질을 나타낸다. 중시 초전도체 소자들은 [[양자 컴퓨터]] 후보로도 연구되고 있다. === 강상관계 === strongly correlated systems 구성 입자들이 '''강'''하게 '''상'''호작용을 하는 '''시스템'''. 강상관계는 기본적으로 운동 에너지보다 상호작용 에너지의 효과가 훨씬 더 커서, 섭동이론(perturbation theory)[* 서로 약하게 상호작용하는 계에 바탕을 둔 여러 개념들과 방법론]이 적용되지 않는 계라고 정의할 수 있다. [[고체물리학]]은 1900년대 초중반 [[양자역학]], 1960년대 이후 밀도범함수 이론(density functional theory), 띠 이론[* band theory. 고체 물질의 전자구조를 전자 1개가 유효장 내에서 움직임으로 근사하여 계산한다. 반도체 산업 발전에 기여했다.] 등을 통해 발전했다.[* 이 문단은 [[https://webzine.kps.or.kr/inc/down.php?fileIdx=8180|강상관계 물질 연구단 소개 (2017)]]을 참조하였다.] 그러나 강상관계 물질은 띠 이론을 통해 설명하기 어렵다. 전자와 전자 사이의 쿨롱(Coulomb) 상호작용이 중요해지면, 전자구조가 유효장 내에서 하나의 전자가 움직인다는 단일전자근사가 성립하지 않는다. 강상관계 물질에서는 전자 간의 강한 상호작용으로 인해 띠 이론으로 설명하지 못하는 새로운 물성 - 하나의 전자의 특성으로는 표시되지 못하는 집단현상- 이 발현된다. 고온 초전도 현상, 초거대자기저항, 강자성, 그리고 다강체 현상이 발현 현상의 대표적인 예이다. * [[그래핀]]에서 발생하는 [[양자 홀 효과]]: 그래핀은 실용적, 공학적 가능성이 높은 데다, 탄소 구조의 밴드 효과에 따른 전자의 [[상대론]]적 운동과 강한 상호작용 때문에 연구 주제가 된다. * 고온 [[초전도체]]: Bednorz and Muller (1985)에 의해 발견되었다. 고온 초전도체 연구는 초저온 냉각장치 등의 고가의 기자재 없이도 연구를 수행할 수 있는 주제가 있기에, 한국 강상관계 물질 연구는 고온 초전도체에서부터 시작했다. 하지만 시간이 지나도 고온 초전도체가 충분히 발전하지 않으면서 이쪽에 대한 관심은 상당 부분 식었다. == 기타 == * [[고체물리학]] * [[상전이]] * [[초유동체]] * [[초전도체]] * [[위상부도체]] == 관련 문서 == * [[물리학]] * [[현대 물리학]] * [[고체물리학]] [[분류:물리학의 하위 학문]]