1911年巴克拉在研究X射線的元素實驗中發現，以不同元素作產生X射線的周期靶子，會得到元素的科學特征X射線。他因此獲1917年物理獎。闡述1912年，元素馮 勞厄發現X射線對晶體的周期衍射現象，獲1914年物理獎，科學1913年理查茲重新精確核定了60多種元素的闡述原子量，還發現了鉛的元素三種同位素，證明和支持了同位素理論，周期進一步肯定了元素衰變或嬗變理論。科學他獲1914年化學獎。闡述1914年，元素莫萊斯研究各種元素的周期X射線譜時，發現各種元素所產生的科學特征X射線的波長，其順序恰好與元素周期表的次序一致又發現元素的原子序數和它的物征X射線波長之間之間存在著簡單的數學關系。

泡利1915年索末菲把玻爾的原子核結構理論從兩方面加以擴充，一是認為電子繞核運動不僅限于圓形軌道，而且也包括橢圓形軌道。二是把相對論與玻爾理論結合起來，考慮到電子的質量會隨電子的運動速率的變化而變化。1925年，泡利提出不相容原理，描述了電子在軌道上的分布，因此獲1945年物理獎。隨著量子力學的建立，原子結構理論有了重大發展，玻爾的電子軌道概念為電子云概念所取代。

化學鍵理論的發展 鮑林1931年，化學家鮑林和物理學家斯萊脫合作從電子的波動性出發，認為波可以疊加，在碳原子成鍵時，電子所用的軌道不完全是原來純粹的單一軌道，而是兩個軌道經過疊加而成的 雜化軌道 ，這個理論能很好地解釋甲烷的四面體結構，也滿意地解答了乙烯分子及其化許多分子的構型，因此獲1954年諾貝爾化學獎。 莫立肯利用量子力學方法，用計算機計算了在分子內電子運動的途徑，主張把軌道看成是圍繞原子核散開的電子云，軌道面向空間，可以互相重疊，形成化學鍵，為分子軌道理論建立作出貢獻，因此獲1966年化學獎。 1965年，化學家伍德瓦德與霍夫曼共同提出并闡明了 各種分子在反應中總是傾向于循著（或力圖保持）其軌道對稱性不變的方向發展 的分子軌道對稱守恒原理。肖克利、巴丁、布拉頓1928年，布洛赫提出能帶理論的雛形。能帶理論用單電子獨立運動的量子描述解釋了固體的導電性質。1947年肖克利、巴丁、布拉頓發明了點接觸型晶體管，獲1956年物理獎。1957年基比爾發明集成電路。1957年江崎玲于奈用發現半導體的隧道效應，并制造了隧道二極管，獲1973年物理獎。1980年克利青從金屬－氧化物－半導體效應管的氧化物表面上發現了量子霍爾效應，獲1985年物理獎。

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