必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備
知識(shí)點(diǎn)一　晶體與非晶體1．固體的分類：固體可以分成晶體和______兩類．2．晶體可分為單晶體和______兩類．3．熔點(diǎn)：____有固定的熔點(diǎn)，______沒有固定的熔點(diǎn)．4．單晶體特點(diǎn)：(1)具有規(guī)則的幾何形狀．(2)具有各向____．(3)有____的熔點(diǎn)．
5．多晶體特點(diǎn)：(1)外形不確定．(2)具有各向____．(3)有____熔點(diǎn)．提醒　區(qū)分是否是晶體看有沒有固定的熔點(diǎn)，區(qū)分是否是單晶體看是否具有各向異性．
知識(shí)點(diǎn)二　晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．晶體的結(jié)構(gòu)及結(jié)合類型(1)組成晶體的物質(zhì)微粒有規(guī)則地在空間排成____，呈現(xiàn)周而復(fù)始的____結(jié)構(gòu)，說明晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有______．(2)晶體內(nèi)部各微粒之間存在著很強(qiáng)的__________，微粒被約束在一定的____位置上．(3)熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，組成晶體的物質(zhì)微粒只能在各自的________附近做微小振動(dòng)．
2．固體特征的微觀解釋(1)方法：在固體界面沿不同方向畫出____線段．(2)微觀解釋：①單晶體在不同線段上微粒的個(gè)數(shù)________，說明沿不同方向________及________情況不同，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為________．②非晶體在不同直線上微粒的個(gè)數(shù)___________，說明沿不同方向________及________情況基本相同，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為________．
(3)同一種物質(zhì)在不同條件下形成不同的晶體，由于________不同，物理性質(zhì)有很大差異．提醒　晶體熔化時(shí)吸收的熱量全部用來破壞晶體微粒規(guī)則的排列，溫度并不發(fā)生變化，因而有固定的熔點(diǎn)．
知識(shí)點(diǎn)三　液晶1．定義：由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的中間態(tài)____具有與____相似的性質(zhì)，故稱為液態(tài)晶體，簡(jiǎn)稱____．2．分子特點(diǎn)：并不是所有物質(zhì)都有液晶態(tài)，液晶的分子有些是長(zhǎng)棒狀，有些是碟狀或____．3．性質(zhì)：外界條件的微小變化，會(huì)引起液晶分子____的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)，例如溫度、壓力、摩擦、電磁作用、容器的表面差異等，都可以改變液晶的____性質(zhì)．
4．應(yīng)用：(1)__________．(2)液晶在電子工業(yè)、航空、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用．提醒　液晶在力學(xué)性質(zhì)上與液體相同，在光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)等方面又具有明顯的各向異性．
知識(shí)點(diǎn)四　新材料1．半導(dǎo)體材料(1)導(dǎo)電能力：介于導(dǎo)體與______之間．(2)導(dǎo)電性能可控：在純凈的半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，其________將會(huì)發(fā)生顯著變化．(3)應(yīng)用：應(yīng)用于電子元件、發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用及熱電材料．
2．納米材料(1)定義：指在三維空間中至少有一維處于____尺度范圍或由它們作為________構(gòu)成的材料．(2)特性：納米材料通常硬度、韌性、______等力學(xué)性能更好，熔點(diǎn)、磁性、導(dǎo)熱和______降低，對(duì)光和物質(zhì)具有更好的吸收和______，化學(xué)____大大增加．(3)應(yīng)用：碳納米管、納米梯度材料、石墨烯等在新技術(shù)上的應(yīng)用．
3．超材料(1)定義：具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)的________，是將人造________以特定方式排列形成的，具有特殊電磁特征的人造結(jié)構(gòu)材料．(2)分類：包括____材料、光子晶體、超磁性材料等．(3)應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、生活等各個(gè)方面．提醒　納米是長(zhǎng)度單位，1 nm＝10-9 m，顆粒在1～100 nm的材料稱為納米材料．
1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)常見的金屬材料都是單晶體．(　　)(2)凡是具有天然規(guī)則的幾何形狀的物體必定是單晶體．(　　)(3)單晶體的分子(原子、離子)排列是有規(guī)則的．(　　)(4)非晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同．(　　)
2．如圖所示，四塊固體中，屬于非晶體的是(　　)
A．明礬　　B．石英　　C．冰塊　D．塑料管
D　[明礬、石英、冰塊為晶體，塑料為非晶體，故D符合題意．]
3．下列說法正確的是(　　)A．黃金可以切割加工成各種形狀，所以是非晶體B．同一種物質(zhì)只能形成一種晶體C．單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的D．玻璃沒有確定的熔點(diǎn)，也沒有天然規(guī)則的幾何形狀
D　[常見的金屬都是多晶體，因而黃金也是多晶體，只是因?yàn)槎嗑w內(nèi)部小晶粒的排列雜亂無章，才使黃金沒有規(guī)則的幾何形狀，故A錯(cuò)誤；同一種物質(zhì)可以形成多種晶體，如碳可以形成金剛石和石墨兩種晶體，故B錯(cuò)誤；單晶體只在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，并不是所有物理性質(zhì)都表現(xiàn)出各向異性，故C錯(cuò)誤；玻璃是非晶體，因而沒有確定的熔點(diǎn)和規(guī)則的幾何形狀，D正確．]
關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成
考點(diǎn)1　晶體和非晶體的比較
考點(diǎn)2　晶體的微觀結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)
如圖甲所示是日常生活中常見的幾種晶體，圖乙是生活中常見的幾種非晶體，請(qǐng)?jiān)趫D片基礎(chǔ)上思考以下問題：
(1)晶體與非晶體在外觀上有什么不同？(2)沒有規(guī)則幾何外形的固體一定是非晶體嗎？提示：(1)單晶體有規(guī)則的幾何外形，多晶體和非晶體無規(guī)則的幾何外形．(2)不是．由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體也沒有規(guī)則的幾何外形．
考點(diǎn)1　晶體和非晶體的比較1．單晶體、多晶體、非晶體的比較
2．單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性(1)云母、石膏晶體在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同．(2)方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同．(3)立方形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同．(4)方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同．
【典例1】　在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針尖接觸其上一點(diǎn)，蠟熔化的范圍如下圖所示；另外甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，則(　　)A．甲、乙是非晶體，丙是晶體B．甲、丙是非晶體，乙是晶體C．甲、丙是多晶體，乙是晶體D．甲是多晶體，乙是非晶體，丙是單晶體
[思路點(diǎn)撥]　由蠟熔化圖判斷導(dǎo)熱性能，由溫度—時(shí)間圖線形狀分析是晶體還是非晶體．
D　[由題圖甲、乙、丙知，甲、乙具有各向同性，丙具有各向異性；由溫度—時(shí)間圖線知，甲、丙有固定的熔點(diǎn)，乙沒有固定的熔點(diǎn)，所以甲是多晶體，乙是非晶體，丙是單晶體．故D正確．]
區(qū)分晶體和非晶體、單晶體和多晶體的方法(1)區(qū)分晶體和非晶體的方法是看其有無確定的熔點(diǎn)，晶體具有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，僅從各向同性或幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體．(2)區(qū)分單晶體和多晶體的方法是看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器順利完成月球采樣任務(wù)并返回地球．探測(cè)器上裝有用石英制成的傳感器，其受壓時(shí)表面會(huì)產(chǎn)生大小相等、符號(hào)相反的電荷“壓電效應(yīng)”．如圖所示，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著．石英晶體(　　)A．沒有確定的熔點(diǎn)B．具有各向同性的壓電效應(yīng)C．沒有確定的幾何形狀D．是單晶體
D　[石英是單晶體，有確定的熔點(diǎn)，有確定的幾何形狀，故A、C錯(cuò)誤，D正確；石英受壓時(shí)表面會(huì)產(chǎn)生大小相等、符號(hào)相反的電荷“壓電效應(yīng)”，沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著，故具有各向異性，故B錯(cuò)誤．]
考點(diǎn)2　晶體的微觀結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)1．微觀結(jié)構(gòu)理論的內(nèi)容(1)組成晶體的微粒(分子、原子或離子)是依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列的．實(shí)驗(yàn)證實(shí)：人們用X射線和電子顯微鏡對(duì)晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究后，證實(shí)了這種假說是正確的．(2)微粒的熱運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動(dòng)．
2．晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)組成晶體的微粒(分子、原子或離子)，依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列的．(2)晶體中微粒的相互作用很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)不足以克服它們的相互作用而遠(yuǎn)離．(3)微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動(dòng)．晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定其宏觀物理性質(zhì)，改變物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)從而改變物質(zhì)的屬性，如碳原子可以組成性質(zhì)差別很大的石墨和金剛石，有些晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化．
3．用微觀結(jié)構(gòu)理論解釋晶體的特性(1)對(duì)單晶體各向異性的解釋．如圖所示，這是在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況．從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長(zhǎng)線段AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同．線段AB上物質(zhì)微粒較多，線段AD上較少，線段AC上更少．正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同．
(2)對(duì)晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋．給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔解，熔解時(shí)晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化．(3)對(duì)多晶體特征的微觀解釋．晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性．它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性．多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有．
(4)對(duì)非晶體特征的微觀解釋．在非晶體內(nèi)部，物質(zhì)微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來看，在微粒非常多的情況下，沿不同方向的等長(zhǎng)線段上，微粒的數(shù)量大致相等，也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，所以非晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性．(5)同種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同形態(tài)出現(xiàn)，晶體和非晶體可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化．
【典例2】　(多選)有關(guān)晶體的微觀結(jié)構(gòu)，下列說法中正確的有(　　)A．同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有相同的物理性質(zhì)B．同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有不同的物理性質(zhì)C．同種元素形成晶體只能有一種排列規(guī)律D．同種元素形成晶體可能有不同的排列規(guī)律[思路點(diǎn)撥]　(1)晶體的微觀結(jié)構(gòu)不同，其物理性質(zhì)不同．(2)同種元素可有幾種不同的排列結(jié)構(gòu)．
BD　[同種元素的原子可以按不同結(jié)構(gòu)排列，形成不同的物質(zhì)，不同物質(zhì)的物理性質(zhì)不同，如同是由碳元素組成的石墨和金剛石的物質(zhì)密度、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)等都有很大差別，所以B、D正確，A、C錯(cuò)誤．]
(1)各種晶體都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性．(2)物體的宏觀性質(zhì)是由微觀結(jié)構(gòu)決定的，單晶體與非晶體的物理性質(zhì)不同，是因?yàn)槲⒂^結(jié)構(gòu)不同，單晶體各向異性也是由粒子排列的特點(diǎn)決定的．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．(多選)2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫，以表彰他們?cè)谑┎牧戏矫娴淖吭窖芯浚麄兺ㄟ^透明膠帶對(duì)石墨進(jìn)行反復(fù)的粘貼與撕開，使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二維結(jié)構(gòu)．如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識(shí)判斷，下列說法正確的是(　　)A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體B．石墨是單質(zhì)，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯與金剛石都是晶體D．他們是通過物理變化的方法獲得石墨烯的
CD　[晶體、非晶體都是對(duì)固體而言的，晶體有固定熔點(diǎn)、規(guī)則結(jié)構(gòu)，非晶體沒有，石墨、石墨烯與金剛石都是晶體，石墨與金剛石、碳60、碳納米管、石墨烯等都是碳元素的素的單質(zhì)，它們互為同素異形體，他們是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確．]
考點(diǎn)3　液晶1．液晶的主要性質(zhì)(1)液晶具有單晶體的各向異性的特點(diǎn)．原因是在微觀結(jié)構(gòu)上，從某個(gè)方向看，液晶的分子排列比較整齊，有特殊的取向．(2)液晶具有液體的流動(dòng)性．原因是從另一方向看液晶分子排列是雜亂的，因而液晶又具有液體的性質(zhì)，具有一定的流動(dòng)性．
(3)液晶分子的排列特點(diǎn)．液晶分子的排列特點(diǎn)是從某個(gè)方向上看，液晶分子的排列比較整齊；但是從另一個(gè)方向看，液晶分子的排列又是雜亂無章的．(4)液晶的物理性質(zhì)．液晶的物理性質(zhì)很容易受外界的影響(如電場(chǎng)、壓力、光照、溫度等)發(fā)生改變．
2．液晶的主要應(yīng)用(1)利用向列型液晶的性質(zhì)可以制成各種液晶顯示器．(2)膽甾型液晶在溫度改變時(shí)會(huì)改變顏色．隨著溫度的升高，色彩按紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的順序變化，溫度下降時(shí)又按相反順序變色，而且靈敏度很高，在不到1 ℃的溫差內(nèi)就可以顯出整個(gè)色譜．利用液晶的這種溫度效應(yīng)可以探測(cè)溫度．
【典例3】　(多選)關(guān)于液晶的分子排列，下列說法正確的是(　　)A．液晶分子在特定方向排列整齊B．液晶分子的排列不穩(wěn)定，外界條件的微小變動(dòng)會(huì)引起液晶分子排列的變化C．液晶分子的排列整齊且穩(wěn)定D．液晶的物理性質(zhì)穩(wěn)定[思路點(diǎn)撥]　(1)液晶分子一般是長(zhǎng)棒狀、碟狀或板狀，在特定方向排列有序．(2)外界條件變化，分子排列會(huì)發(fā)生變化．
AB　[液晶分子在特定方向上排列比較整齊，故A正確；液晶分子排列不穩(wěn)定，外界條件的微小變動(dòng)會(huì)引起液晶分子排列的變化，故B正確，C錯(cuò)誤；液晶的物理性質(zhì)不穩(wěn)定，例如有一種液晶，在外加電壓的影響下，會(huì)由透明狀態(tài)變成渾濁狀態(tài)，去掉電壓，又恢復(fù)透明狀態(tài)，故D錯(cuò)誤．]
(1)液晶既有液體的流動(dòng)性和連續(xù)性，表現(xiàn)不夠穩(wěn)定，又具有晶體的一些各向異性特點(diǎn)，是某些特殊的有機(jī)化合物．(2)液晶的物理性質(zhì)很容易在外界的影響(如電場(chǎng)、壓力、光照、溫度等)下發(fā)生改變．
[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．(多選)關(guān)于液晶，下列說法中正確的有(　　)A．液晶是一種晶體B．液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性C．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化而變化D．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化
CD　[液晶的微觀結(jié)構(gòu)介于晶體和液體之間，A錯(cuò)誤；雖然液晶分子在特定方向排列比較整齊，具有各向異性，但分子的排列是不穩(wěn)定的，B錯(cuò)誤；外界條件的微小變化都會(huì)引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)，例如溫度、壓力、外加電壓等因素變化時(shí)，都會(huì)改變液晶的光學(xué)性質(zhì)，C、D正確．]
學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)
1．(多選)某種物體表現(xiàn)出各向同性的物理性質(zhì)，則可以判斷這種物質(zhì)(　　)A．不一定是多晶體　　B．不一定是單晶體C．一定不是單晶體D．一定是非晶體
AC　[因?yàn)榉蔷w和多晶體都表現(xiàn)出各向同性，故A正確，D錯(cuò)誤；單晶體一定表現(xiàn)出各向異性，故B錯(cuò)誤，C正確．]
2．(多選)下列有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)敘述正確的是(　　)A．在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒是無規(guī)則排列的B．晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性C．在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微?？梢宰杂蛇\(yùn)動(dòng)D．組成晶體的微粒只能做微小的振動(dòng)
BD　[在晶體的內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒是規(guī)則排列的，A錯(cuò)誤；晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性，且微粒間存在著很強(qiáng)的作用力，B正確；在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振動(dòng)，而不能自由運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確．]
3．如圖所示為一透明的正方體物塊，下列說法正確的是(　　)A．由于該物塊有規(guī)則形狀，所以它一定為晶體B．由于該物塊透明，所以它一定為晶體C．若該物塊為絕緣體，則它一定為非晶體D．若將該物塊加熱到某一溫度才開始熔化，且熔化的過程中溫度保持不變，則它一定為晶體
D　[單晶體具有天然的有規(guī)則的幾何形狀，但這個(gè)正方體物塊不一定是天然形成，所以不一定是晶體，故A錯(cuò)誤；晶體并非都是透明的，所以該物塊不一定是晶體，例如玻璃是透明的，但并非是晶體，故B錯(cuò)誤；晶體并非都能導(dǎo)電，所以該絕緣物塊不一定是非晶體，例如金剛石晶體，是單晶體，也是絕緣體，故C錯(cuò)誤；晶體具有一定的熔化溫度，非晶體沒有一定的熔化溫度，故D正確．]
4．(多選)如圖a、b是兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，根據(jù)曲線，你認(rèn)為在下列說法中正確的是(　　)A．a(chǎn)是一種晶體的熔化曲線B．a(chǎn)是一種非晶體的熔化曲線C．b是一種非晶體的熔化曲線D．a(chǎn)中有一段吸熱但溫度不變的過程
ACD　[晶體在熔化過程中，不斷吸熱，但溫度(熔點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度)卻保持不變，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，不斷加熱，非晶體先變軟，然后熔化，溫度卻不斷上升，因此a對(duì)應(yīng)的是晶體，b對(duì)應(yīng)的是非晶體，故A、C、D正確．]
5．(多選)一塊厚度和密度都均勻分布的長(zhǎng)方體被測(cè)樣品，長(zhǎng)AB是寬AD的兩倍，如圖所示．如果用多用電表的歐姆擋沿兩個(gè)對(duì)稱軸O1O1′和O2O2′方向測(cè)量，結(jié)果阻值均為R，則這塊樣品不可能是(　　)A．單晶體B．多晶體C．非晶體D．金屬
BCD　[用多用電表的歐姆擋沿兩個(gè)對(duì)稱軸O1O1′和O2O2′方向測(cè)量結(jié)果均相同，說明該物體沿O1O1′和O2O2′方向電阻率(即導(dǎo)電性能)不同，即表現(xiàn)出各向異性的物理性質(zhì)，所以可能是單晶體．如果是普通金屬，可以分析出沿O1O1′方向電阻比較大．故不可能是B、C、D三種物品．]
回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問題：1．如何區(qū)分晶體和非晶體？單晶體有哪些特點(diǎn)？提示：晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)．單晶體具有規(guī)則的幾何形狀、各向異性、固定的熔點(diǎn)．2．晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有哪些？提示：微粒(分子、原子或離子)依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列；微粒間相互作用力很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)不足以克服它們的相互作用力而遠(yuǎn)離；微粒在一定的平衡位置附近不停地做微小振動(dòng)．
3．什么是液晶？有哪些新材料？提示：由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的中間態(tài)液體具有與晶體相似的性質(zhì)，故稱為液態(tài)晶體，簡(jiǎn)稱液晶．新材料有半導(dǎo)體材料、納米材料、超材料等．
閱讀材料·拓展物理視野
石墨烯實(shí)驗(yàn)研究背后的故事我們知道，物體是由原子、分子等微粒組成的，它們按一定規(guī)律組成一個(gè)個(gè)“小單元”，這些“小單元”結(jié)合在一起形成了肉眼可見的物體．用機(jī)械的方法把物體粉碎、研磨，可以得到很細(xì)的粉末，但實(shí)際上一粒這樣的粉末仍比這里說的“小單元”大得多．當(dāng)構(gòu)成材料的“小單元”的某個(gè)維度達(dá)到納米尺度時(shí)，它的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生很大的變化．石墨烯就是一個(gè)典型的例子．
安德烈對(duì)待研究工作一直頗具想象力和好奇心．例如，他在利用超導(dǎo)強(qiáng)磁鐵發(fā)現(xiàn)水分子具有抗磁性后(水滴懸浮在磁場(chǎng)中)，便開始思考：生物體內(nèi)絕大多數(shù)物質(zhì)是水，而且生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)也具有抗磁性，如果將生物體放入磁場(chǎng)內(nèi)，會(huì)像水滴一樣懸浮嗎？于是，他把一只活體青蛙放入磁場(chǎng)，在精確的計(jì)算下，這只青蛙真的懸浮在了磁場(chǎng)中．安德烈將這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在了物理期刊上，并為他贏得了2000年的“搞笑諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)”．然而，他的想象力并未止步，也從未停止……
在2004年之前，人類對(duì)材料的研究已經(jīng)進(jìn)入納米、甚至原子尺度，人們也對(duì)石墨烯的結(jié)構(gòu)有了更清晰的認(rèn)識(shí)，預(yù)言了單層石墨可能會(huì)有非常好的物理性質(zhì)．但如何把石墨不斷磨薄，薄到只有一個(gè)原子的厚度，然而，這個(gè)世界性難題還是讓很多科學(xué)家們望而卻步了，甚至有人質(zhì)疑單層石墨是否能夠獨(dú)立存在．安德烈的想象力再一次“拯救”了這項(xiàng)研究，在助手們?cè)噲D將石墨塊磨成石墨烯而陷入“絕境”的時(shí)候，安德烈在偶然的機(jī)會(huì)下，觀察到助手們用透明膠帶去除石墨塊表面的污漬．這時(shí)他天才的直覺引導(dǎo)他將粘過的膠帶放到儀器下觀察，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)比助手們打磨好的樣品薄了許多，有的甚至只有幾十個(gè)原子那么厚．隨即，他便利用透明膠帶反復(fù)地粘黏，直到獲得了單層的石墨——石墨烯．石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使它在力學(xué)、電學(xué)等方面具有很多奇特的物理性質(zhì)．

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第五節(jié) 晶體

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