El estudio de la materia en forma sólida, incluyendo sus propiedades físicas y comportamientos.La física del estado sólido es la rama de la física que estudia la materia rígida, o los sólidos. Se centra en cómo las propiedades físicas a gran escala de los materiales sólidos (como la conductividad eléctrica, el magnetismo, el comportamiento térmico y la respuesta óptica) emergen del comportamiento cuántico de sus átomos y electrones constituyentes. Es la base intelectual de prácticamente toda la tecnología moderna, desde el chip de silicio de tu teléfono hasta el almacenamiento magnético de tu disco duro.
El campo surgió a principios del siglo XX, con la primera teoría cuántica de los sólidos desarrollada por Arnold Sommerfeld y Felix Bloch a finales de la década de 1920, basándose en el trabajo anterior de Einstein sobre el calor específico. El término 'física del estado sólido' se generalizó en la década de 1940, particularmente con la fundación de la División de Física del Estado Sólido de la Sociedad Estadounidense de Física en 1947.
La idea central es que los átomos en un sólido están dispuestos en una red regular y repetitiva. Los electrones en el sólido no están ligados a átomos individuales, sino que forman un 'mar' de partículas deslocalizadas que se mueven a través de este potencial periódico. La mecánica cuántica dicta que estos electrones solo pueden ocupar bandas de energía específicas, y el llenado de estas bandas determina si un material es un metal, un semiconductor o un aislante. El campo utiliza herramientas como la teoría de bandas, las superficies de Fermi y los conceptos de cuasipartículas (como los fonones para las vibraciones) para explicar y predecir el comportamiento macroscópico.
Sustenta el diseño de todos los dispositivos semiconductores (transistores, LED, células solares), los medios de almacenamiento magnético, los superconductores y los materiales avanzados como el grafeno y los aislantes topológicos.
El transistor, el componente básico de toda la electrónica moderna, fue inventado en 1947 en los Laboratorios Bell como resultado directo de la investigación en física del estado sólido, reemplazando a las voluminosas e ineficientes válvulas de vacío.
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