L'étude de la matière sous forme solide, y compris ses propriétés physiques et ses comportements.La physique du solide est la branche de la physique qui étudie la matière rigide, ou les solides. Elle se concentre sur la manière dont les propriétés physiques à grande échelle des matériaux solides (comme la conductivité électrique, le magnétisme, le comportement thermique et la réponse optique) émergent du comportement quantique de leurs atomes et électrons constitutifs. Elle constitue le fondement intellectuel de pratiquement toute la technologie moderne, de la puce en silicium de votre téléphone au stockage magnétique de votre disque dur.
Le domaine a émergé au début du XXe siècle, avec la première théorie quantique des solides développée par Arnold Sommerfeld et Felix Bloch à la fin des années 1920, s'appuyant sur les travaux antérieurs d'Einstein sur la chaleur spécifique. Le terme « physique du solide » s'est largement répandu dans les années 1940, notamment avec la création de la Division de la physique du solide par l'American Physical Society en 1947.
L'idée centrale est que les atomes d'un solide sont disposés selon un réseau régulier et périodique. Les électrons du solide ne sont pas liés à des atomes individuels mais forment une « mer » de particules délocalisées qui se déplacent à travers ce potentiel périodique. La mécanique quantique impose que ces électrons ne puissent occuper que des bandes d'énergie spécifiques, et le remplissage de ces bandes détermine si un matériau est un métal, un semi-conducteur ou un isolant. Le domaine utilise des outils tels que la théorie des bandes, les surfaces de Fermi et les concepts de quasiparticules (comme les phonons pour les vibrations) pour expliquer et prédire le comportement macroscopique.
Elle sous-tend la conception de tous les dispositifs semi-conducteurs (transistors, LED, cellules solaires), des supports de stockage magnétiques, des supraconducteurs et des matériaux avancés comme le graphène et les isolants topologiques.
Le transistor, l'élément de base de toute l'électronique moderne, a été inventé en 1947 aux laboratoires Bell comme résultat direct de la recherche en physique du solide, remplaçant les tubes à vide volumineux et inefficaces.
Pas encore d'articles