物質の状態一覧

• 固体：固体は、容器を必要とせずに一定の形と体積を保ちます。粒子同士が非常に接近して存在しています。
  • 非晶質固体：原子の位置に遠距離秩序が存在しない固体。
  • 結晶性固体：原子、分子、またはイオンが規則正しく配列された固体。
  • 準結晶：原子の位置に長距離秩序があるが、それが繰り返しパターンではない固体。
  • 半結晶：複雑な有機化学における固体状態の一つで、分子は規則的に配列しているが、局所的にかなりの無秩序性を持つ。
  • ランダウ理論では、多形物質の異なる構造相は、物質の異なる状態であると考えられています。例については、「氷 §相」を参照してください。 
• 液体：ほとんど圧縮されない流体。容器の形状に沿うことができるが、圧力に関係なく（ほぼ）一定の体積を維持する。
• 気体：圧縮可能な流体。気体は容器の形に沿うだけでなく、容器全体に広がるように膨張する。
• 中間形態状態：固体と液体の中間的な物質の状態。
  • プラスチック結晶：長距離にわたる位置秩序を持つが、構成分子は回転の自由度を保持する分子固体。
  • 液晶：液体と結晶の中間的な性質を持つ物質。一般的に、液体のように流動性を持ちながら、長距離にわたる配向秩序を示す。
• 超臨界流体：液体と気体の中間的な性質を持つ流体。十分に高い温度と圧力下では、液体と気体の区別がなくなり、超臨界流体となる。
• プラズマ：中性原子で構成される気体とは異なり、プラズマには多数の自由電子とイオン化原子が含まれています。プラズマは磁場や電流を自己生成することができ、電磁力に対して強く、かつ集団的に反応します。^{[ 2 ]}

• ボーズ・アインシュタイン凝縮：多数のボソンがすべて同じ量子状態にあり、事実上単一の波動/粒子となる相。これは、実験室条件下、絶対零度に近い温度でのみ形成される低エネルギー相である。サティエンドラ・ナート・ボーズとアルバート・アインシュタインは1920年代にこのような状態の存在を予測したが、エリック・コーネルとカール・ワイマンによって1995年まで観測されなかった。^{[ 3 ]}
• フェルミオン凝縮：ボーズ＝アインシュタイン凝縮に似ているが、フェルミオンから構成されるもので、フェルミ＝ディラック凝縮とも呼ばれる。パウリの排他原理により、フェルミオンは同じ量子状態に入ることができないが、一対のフェルミオンは互いに束縛されてボソンのように振る舞うことができ、そのようなペアが2つ以上存在すれば、制限なく特定の全運動量の量子状態を占めることができる。
• 超伝導体：特定の物質を特性臨界温度以下に冷却した際に、電気抵抗が完全にゼロになり、磁場が排除される現象によって生成される物質。超伝導は多くの元素金属の基底状態である。超伝導体には様々な種類がある。
  • 従来型超伝導体：BCS理論で記述される一重項秩序パラメータを持つ超伝導体。
  • 非従来型超伝導体：追加の対称性を破る超伝導体。例えば、d波超伝導体や三重項超伝導体、あるいはフルデ・フェレル・ラーキン・オフチンニコフ超伝導体など。
  • 強磁性超伝導体：強磁性と超伝導が本質的に共存する物質。
  • 電荷4電子超伝導体：電子がクーパー対としてではなく、4つの電子の組として束縛される状態として提案されている。
• 超流動：極低温の液体が極めて低い温度で摩擦なく流動できる状態。超流動体は、開いた容器の側面を伝って流れ上がり、外側を流れ落ちる。回転する容器に超流動体を入れると、量子化された渦が発生する。
• 超固体：超流体と同様に、超固体は摩擦なく移動できるが、形状は固定されている。
  • スーパーグラス：非晶質の超固体。

• 強磁性：自発的な磁化を持つ物質の状態。
• 反強磁性：隣接するスピンが互いに反平行であり、正味の磁化が存在しない物質の状態。
• フェリ磁性：局所的な磁気モーメントが部分的に相殺される状態。
• 変磁状態：正味磁化がゼロで、電子バンドがスピン分裂している状態。
• スピン密度波：スピン密度が周期的に変調された秩序状態。
• ヘリ磁性：空間的に回転する磁気秩序を持つ状態。
• スピングラス：ランダム性を特徴とする磁気状態。
• 量子スピン液体：相互作用する量子スピンの系における無秩序状態であり、他の無秩序状態とは異なり、非常に低い温度までその無秩序性を維持する。

• 強誘電性：自発的な電気分極を示す物質の状態。
• 反強誘電性：隣接する電気双極子が互いに反対方向を向く物質の状態。
• 電荷秩序：電荷秩序は、遷移金属酸化物や有機導体などの強相関物質で主に発生する（一次または二次）相転移です。電子間の強い相互作用により、電荷が異なるサイトに局在化し、不均化と秩序だった超格子が形成されます。垂直から水平の縞模様、市松模様のようなパターンまで、さまざまなパターンで現れます[1][2]。また、2次元の場合に限定されません。電荷秩序転移は対称性の破れを伴い、強誘電性につながる可能性があります。超伝導や巨大磁気抵抗の近傍でよく見られます。
• 電荷密度波：電荷密度が周期的に変調される秩序状態。

• 量子ホール状態：量子化されたホール抵抗を持つ物質の トポロジカル状態。
  • 分数量子ホール状態：分数電荷を持つ準粒子が存在する状態。ホール抵抗は抵抗量子の分数倍に量子化される。
  • 量子スピンホール状態：エネルギー消費量と発熱量が少ない電子機器の開発への道を開く可能性のある理論的な状態。これは物質の量子ホール状態から派生したものである。
  • 量子異常ホール状態：外部磁場が存在しない場合でも、量子化されたホール抵抗を示す状態。
• トポロジカル絶縁体：内部は電気絶縁体として振る舞う一方、表面は電気伝導体として振る舞う物質。
• 分数チャーン絶縁体：格子上の電子に対する分数量子ホール状態の一般化。
• ベレジンスキー・コステリッツ・サウレス状態：束縛されていない渦-反渦ペアを持つ2次元状態。
• ストリングネット液体：この状態の原子は、液体のように不安定な配置をとるが、固体のように全体的なパターンは一貫している。
• トポロジカル半金属: ^{[ 4 ]}
  • ワイル半金属
  • ディラック半金属
• トポロジカル超伝導体^{[ 5 ]}

物質の金属状態と絶縁状態は、金属-絶縁体転移によって結び付けられた物質のいくつかの異なる量子相と考えることができます。物質は、フェルミ面の構造とゼロ温度直流伝導率によって次のように分類できます。^{[ 6 ]}

• 金属：
  • フェルミ液体：フェルミ面上に明確な準粒子状態を持つ金属。
  • 非フェルミ液体：従来とは異なる性質を持つ様々な金属状態。
• 絶縁体
  • バンド絶縁体：電子スペクトルにバンドギャップがあるために絶縁性を示す物質
  • モット絶縁体：電子間の相互作用によって絶縁性を示す物質。
  • アンダーソン絶縁体：構造の乱れによる干渉効果によって絶縁性を示す物質。
  • 電荷移動絶縁体

• 時間結晶：物体が最も低いエネルギー状態であっても運動することができる物質の状態。
• 物質の隠れた状態：熱平衡状態では到達不可能または存在しない相だが、例えば光励起によって誘起することができる。
• マイクロ相分離：構成要素が多様な相を形成しながらも、同時に一体性を保つこと。
• 連鎖溶融状態：カリウムなどの金属は、高温高圧下では固体と液体の両方の性質を示す。
• ウィグナー結晶：電子密度が低い結晶相。
• 六方晶状態とは、二次元粒子系において、固体相と等方性液体相の中間に位置する物質の状態である。
• 強誘電体

• 強弾性状態とは、物質が自発的な歪みを示す現象のことである。

• 光子分子：見かけ上の質量によって互いに引き合い、エネルギー伝達を媒介しながら互いに結びついた光子。