金属

金属随处可见——咖啡里的勺子、墙里的铜线、栏杆上的钢——我们靠手感就能认出它们：冰凉、闪亮、轻易就能传导热和电。在所有这些熟悉的性质背后，藏着一个关于它们能带如何被填充的单一电子学事实。在能带理论里，让一样东西成为金属的，不是它的光泽，而是它的电子恰好差一点没把一条能带填满的那种方式。

金属是这样一种材料：它最高的那条被占据的能带只被部分填满，因此空态就紧挨在被占据态上方。由于电子几乎不需要额外能量就能溜进旁边那些空态里，哪怕最轻柔的电压也能让它们流动起来，这正是金属导电如此自如的原因。当两条能带在能量上交叠、使得两者都只被部分填满时，一种材料也会表现得像金属。

金属之所以重要，是因为它们是布线、电子器件和结构工程的脊梁，而这一切都源自那条只被部分填满的能带。诚实的提醒是：日常语言和物理学并不一致：化学家眼里的金属，是由元素在周期表中的位置及其成键方式来定义的；而物理学家眼里的金属，则严格由“部分填满的能带导电”来定义。大多数被称作金属的东西在两种定义下都成立，但少数材料只满足其中一种定义，而不满足另一种。