物理

软物质发展历程

提起软物质,也许大家都很陌生,但日常生活中有很多软物质的实物,在21世纪的今天, 软物质的研究十分必要.

那什么是软物质呢?软物质(Soft matter)或称软凝聚态物质(Soft condensed matter)是指处于固体和理想流体之间的复杂态物质。一般由大分子或基团组成，如液晶、聚合物、胶体、膜、泡沫、颗粒物质、生命物质等，在自然界、生命体、日常生活和生产中广泛存在。这类物质与普通固体、液体和气体大不相软物质与一般硬物质的运动变化规律有许多本质区别。对软物质的深入研究将对生命科学、化学化工、医学、药物、食品、材料、环境、工程等领域及人们日常生活有广泛影响.

20世纪的物理学开拓了对物质世界的新认识，相对论和量子力学起了支在此基础上，研究和深入认识了“硬物质”(如金属、半导体及各种功能物质)，对技术和社会产生了巨大推动作用；然而，却存在另一些类型的物质，其运动规律和行为主要不是由量子力学和相对论的基本原理直接导出。软物质就是这样的领域，其自组织行为和标度对称性是由内在特殊相互作用和随机涨落而引起。21世纪物理学发展的一个主要方向是对复杂体系运动规律的研究。软物质的丰富物理内涵和广泛应用背景引起越来越多物理学家的兴趣，是具挑战性和迫切性的重要研究方向，已成为凝聚态物理研究重要前沿领域。 在20世纪80年代末，一般以复杂液体(complex fluid)一词来概括此类物质，从2001年起，该杂志分成两大栏目，第一大栏目就是“软物质和生物物理”；法国、德国和意大利物理学杂志在1998年合并成欧洲物理学杂志(Journal of European Physics), 其中B卷刊登凝聚态物理论文，在其目录分类中将“软凝聚态物质”与“固体物理”并列为主要栏目；欧洲物理学会Physica A 杂志在1998年也开辟了“软凝聚态物质”专栏：这些均表明，软物质物理已成为国际上受到普遍重视的新的学科领域。

与固体相比，这类物质缺少硬的结构，所以称之为软物质。但是，“软”并不是这类物质的主要特征，热纳在《固、特、异的软物质》一书中以橡胶为例，给软物质下了六个很深刻的定义。日常生活中，几滴洗洁精会产生一大堆泡沫，一颗钮扣电池可以驱动液晶手表工作几年 这些例子都展现了软物质的神奇本质：只要提供相对微弱的作用力，它们就可以发生改变--从形状到性质的改变。生物系统的神奇之处也体现在这里：人们的肉眼能够感受到几千光年之遥的星系发出的光；一条嗅觉灵敏的狗，可以根据脚印中残留的气味跟某个人，并且在闹市中把这个人的踪迹跟其他人区别开来。生物系统展示着软物质的本质。

软物质的一些独特性能实际上早已得到应用。软物质作为一个被广泛关注的研究领域应追溯于被冠以“当代牛顿”的法国著名物理学家、诺贝尔奖金获得者de Gennes在1991年的诺贝尔奖授奖会上以“软物质”为题目演讲。软物质作为一类普遍物质形态进行深入研究已经有十余年，软物质的丰富物理内涵和广泛应用背景正引起越来越多不同学科领域科学家的兴趣，代表了21世纪科学发展的重要趋势。通过对软物质材料多层次结构的形成、发展及演变机制的研究，实现对软物质材料特定复杂结构的精确调控，为构筑特定结构功能化和功能集成的软物质材料提供理论基础和关键技术，促进软物质材料在各个领域的应用开发.