Co je to ve fyzice?

Phonon je množství energie nalezené při vibracích. Jsou přítomny ve všech objektech, které aktivně vibrují, jako jsou křemenné krystaly. Jedním ze způsobů, jak zvážit fonon, je rezonující částice ve vlně. Stejně jako „foton“ je kvantová částice ve světelné vlně, fonon je částice uvnitř zvukové vlny. Termín „fonon“ je odvozen z řeckého slova „telefon“, což znamená „zvuk nebo hlas“. Od doby, kdy byl tento koncept představen v roce 1932, byla tato množství integrována do větev fyziky známé jako kvantová mechanika. Jsou součástí rozvíjejícího se a pokračujícího výzkumu fyziky. Phonon je často klasifikován jako „kvaziparticle“ nebo „kolektivní excitace“, což obecně znamená, že může být pozorován jako jev, ale není specificky extrahován jako individuální fyzický objekt.ons v rámci objektu. Tato interakce způsobuje, že skupiny fononů tvoří řetězy nebo mřížové struktury. Jeden fonon je schopen přenést svou energii na další v řetězci. Dlouhá mříže nebo skupina z nich je schopna přenášet nepřetržitou energii ve formě elektřiny nebo tepla.

Porozumění chování fononů je mnoha termodynamickými odborníky považováno za klíč k vytvoření velmi účinných vodivých nebo izolačních materiálů. Vysoká vodivost je důležitá v oblasti počítačové vědy a ukládání energie, zatímco extrémní izolace je užitečná pro ochranné materiály. Výzkum pokračuje, protože někteří vědci se domnívají, že užitečné materiály mohou být postaveny v důsledku studia způsobu, jakým fonony fungují a interagují.

Vědci z technologického institutu Massachusetts (MIT) vytvořili jeden takový materiál v roce 2010. Odborníci MIT kombinovali několik vrstev různých krystalových materiálů v PATTern navržen tak, aby odrážel fonony. Během experimentu krystalový materiál úspěšně zastavil pohyb fononů a způsobil, že odrážejí nebo „odrazili“ zpět opačným směrem.

Phonon Research může v budoucnu vést k rozvoji praktického vývoje. Některé příklady vynálezů, které jsou možné manipulací s fonony, zahrnují ochranné tepelné stínění pro kosmické lodě, vynikající izolaci pro mrazivé chladné prostředí a sběratele energie pro přenosná zařízení. Úspěšná manipulace může vést k vědeckým průlomům podobným rychlému růstu elektroniky v pevném stavu, jako jsou tranzistory, během druhé poloviny 20. století.