Физика конденсированного состояния

Рассеивание[править | править код]
Основная статья: Рассеивание частиц
Несколько экспериментов с конденсированным веществом включают рассеяние рентгеновских лучей, оптических фотонов, нейтронов на компонентах материала. Выбор рассеивающего излучения зависит от масштаба наблюдаемой энергии. Видимый свет имеет энергию в масштабе 1 электрон-вольт (эВ) и используется для измерения диэлектрической проницаемости и показателя преломления. Рентгеновские лучи имеют энергию порядка 10 кэВ и, следовательно, способны измерять масштабы атомной длины и используются для измерения плотности электронного заряда^[71]:33–34.
Нейтроны используют для исследования атомных масштабов, для изучения рассеяния на ядрах, спинов электронов и намагниченности (поскольку нейтроны имеют спин, но не имеют заряда). Измерения кулоновского и моттовского рассеяния выполняют с использованием электронных пучков с последующим детектированием рассеянных частиц^{[71]:33–34[72]:39–43}. Точно так же аннигиляция позитронов используется для косвенных измерений локальной электронной плотности^[73]. Лазерная спектроскопия является отличным инструментом для изучения микроскопических свойств среды, например, для изучения запрещенных переходов в средах с нелинейной оптической восприимчивостью^{[68]:258–259}.
Электроны с низкой энергией (до 1 кэВ) слабо проникают в кристаллы из-за большого сечения рассеяния и поэтому идеальны для исследования поверхностей кристаллов методами электронной дифракции^[74]. Желание знать свойства приповерхностных областей мотивировано созданием новых материалов с контролем роста, например в молекулярно-пучковой эпитаксии^[75]. Двумерные материалы отличаются от трёхмерных отсутствием объёма, поэтому просвечивающая электронная микроскопия оперирующая энергиями с порядка десятков кэВ с коррекцией аберраций позволяет следить за положением отдельных атомов в аморфных двумерных структурах, в результате чего можно получить картину пластических деформаций в двумерном стекле под действием сдвиговых напряжений с сложным движением индивидуальных атомов^[76].