Festkörperphysik

Festkörperphysik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit den physikalischen Eigenschaften von Festkörpern, insbesondere von Materialien in festen Zuständen, beschäftigt. Sie untersucht, wie sich Atome, Moleküle und Elektronen in Festkörpern anordnen und wie diese Anordnung die makroskopischen Eigenschaften des Materials beeinflusst.

Zu den zentralen Themen der Festkörperphysik gehören:

1. Kristallstrukturen: Die Untersuchung der regelmäßigen Anordnung von Atomen oder Molekülen in einem Festkörper. Diese Anordnungen können in verschiedenen Symmetrien vorkommen und bestimmen die Eigenschaften des Materials, wie z.B. die Leitfähigkeit oder die Festigkeit.

2. Elektronische Eigenschaften: Hierbei wird untersucht, wie Elektronen in Festkörpern bewegt werden, wie sie Energie absorbieren oder abgeben und welche Auswirkungen dies auf die elektrischen, magnetischen und optischen Eigenschaften des Materials hat.

3. Phasenübergänge: Festkörperphysiker analysieren, wie Materialien unter bestimmten Bedingungen (z.B. Temperatur, Druck) von einem Zustand in einen anderen übergehen, wie z.B. von einem festen in einen flüssigen Zustand oder die Entstehung von magnetischen Phasen.

4. Supraleitung: Ein besonders faszinierendes Phänomen, bei dem bestimmte Materialien bei sehr niedrigen Temperaturen ihren elektrischen Widerstand vollständig verlieren und dadurch Strom ohne Energieverlust fließen kann.

5. Halbleiterphysik: Ein wichtiger Bereich der Festkörperphysik, der die Eigenschaften von Halbleitermaterialien untersucht, die für die moderne Elektronik, wie z.B. Transistoren und Mikroprozessoren, entscheidend sind.

Festkörperphysik ist eine grundlegende Disziplin in der Materialwissenschaft und spielt eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung neuer Technologien und innovativer Materialien, von elektronischen Geräten bis hin zu nanotechnologischen Anwendungen.