軟物質是什麼？ -及專欄簡介

@(Soft Matter Physics)

從物理學領域分類的角度上說，軟物質是凝聚態物理下的子學科，但同時因為其交叉學科的特性，涉及範圍很廣，時常被單獨處理，又由於其重要的一部分是生物材料，因此也是生物物理的重要研究方向。

所謂軟物質，如其名，是軟的物質。其可以因外力以及熱力學漲落而改變其形態。軟物質的研究課題包括液晶，生物材料，高分子，膠體，泡沫等等。一般軟物質具有如下性質：

• 對外力反應敏感
• 極小的彈性係數
• 主要性質發生在室溫量級
• 自組織現象

當前軟物質的研究主要關心在室溫尺度的物質性質，也就是和我們生活最有關聯的尺度。在這個尺度下，微觀的量子效應不是那麼顯著，其主要研究方法是統計力學的方法，以亞微觀尺度的複雜結構引出宏觀尺度的複雜性質。

此專欄是根據這學期正在學習的soft matter physics課程，以及幾本基礎教材的總結歸納。本科快要畢業，還在焦慮的等著offer，或許是學習物理的最後一學期，那就全當對物理的告別吧，如果能有幸繼續學習物理，也就當作對本科階段的告別吧。由於是學習過程的筆記，或有理解有偏差的地方，敬請大家指正。

之後的更新大概會按照這個教學大綱

1. Introduction to Soft Materials(軟物質簡介)

Classification in terms of their thermal, mechanical and often unusual physical properties.

2. Liquid crystals（液晶）

General structure of liquid crystalline molecules, structure of phases.

3. The liquid crystalline state (液晶態)

Order parameter and Maier-Saupe theory.

4. Experimental techniques in the study of liquid crystal properties （研究液晶性質的實驗方法）

5. Introduction to polymers （高分子簡介）

Terminology and nomenclature, polymerisation mechanisms, polar masses and distributions,

chain – dimensions and structures.

6. Polymers in solution （溶液中的高分子）

Ideal solutions, Flory–Huggins theory, conformation entropy, dilute solutions.

7. Mechanical properties of polymers（高分子的力學特性）

Energy – elasticity, entropic spring, visco-elastic behaviour.

8. The glass transition （玻璃態相變）

General phenomenon and theoretical models, experimental determination.

9. Liquid crystal polymers （液晶高分子）

10. Colloids （膠體）

Stability, fluctuations and forces, Stokes-Einstein, gels, emulsions and foams.

11. Association colloids

12. Lyotropic liquid crystals

參考的教材有：

- Collings, P.J. & Hird, M. Introduction to Liquid Crystals

- Hamley, I.W. Introduction to Soft Matter (Wiley) Chichester, 2000

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