mikrofyysikan

Mikrofyysikka on fysiikan ala, joka tutkii aineen ja vuorovaikutusten ilmiöitä pienessä mittakaavassa, erityisesti atomien, molekyylien ja alkeishiukkasten tasolla. Sen tavoitteena on ymmärtää kvanttiprotsessit ja niiden vaikutukset materiaalien ominaisuuksiin sekä ilmiöihin mikro- ja nanokokoluokissa.

Toimialan keskeisiä osa-alueita ovat kvanttimekaniikan sovellukset, elektronin liike puolijohteissa, nanomateriaalien elektronikka sekä atomien ja molekyylien vuorovaikutukset. Mikrofyysikka kattaa sekä perustutkimuksen että teknologiset sovellukset, kuten kvanttitekniikan, nanoskaalan elektroniikan sekä kemiallisten reaktioiden mikroskooppisen mekanismin tutkimuksen.

Tutkimusmenetelmät yhdistävät kokeelliset ja teoreettiset lähestymistavat. Kokeellisesti käytetään spektroskopiaa, optista ja ei-optista mittaamista sekä skannaus- ja tason mikroskopiatekniikoita kuten scanning tunneling microscopy (STM) ja atomic force microscopy (AFM). Teoreettisesti hyödynnetään kvanttifysiikkaa, tilastollista mekaniikkaa ja laskennallisia menetelmiä kuten tiheyden funktionaaliteoriaa (DFT) sekä muita pienemmän mittakaavan simulaatioita.

Sovellukset ja yhteys muihin aloihin ovat keskeisiä: mikrofyysinen tutkimus vaikuttaa puolijohde-teollisuuteen, materiaalitutkimukseen ja nanoteknologiaan sekä edistää kvanttiteknologioita kuten kvanttiprosessoreita ja kvanttisimulointia. Ala on monitieteinen ja nojaa sekä kokeelliseen että teoreettiseen osaamiseen sekä kehittyviin mittausmenetelmiin.