Hva er en fonon i fysikk?

En fonon er en mengde energi som finnes i en vibrasjon. Disse er til stede i alle objekter som er aktivt vibrerende, for eksempel kvartskrystaller. En måte å betrakte en fonon er som en resonerende partikkel i en bølge. Akkurat som et "foton" er en kvantepartikkel i en lysbølge, er en fonon en partikkel i en lydbølge. Begrepet "fonon" er avledet fra det greske ordet "telefon", som betyr "lyd eller stemme."

Russisk fysiker Igor Tamm blir kreditert med først å teoretisere konseptet med fononer. Siden dette konseptet ble introdusert i 1932, har disse mengdene blitt integrert i grenen av fysikk kjent som kvantemekanikk. De er en del av fremvoksende og fortsatt forskning innen fysikk. En fonon er ofte klassifisert som en "kvasipartikkel" eller "kollektiv eksitasjon", som generelt betyr at den kan observeres som et fenomen, men ikke spesifikt trukket ut som et individuelt fysisk objekt.

Fononer oppfører seg ikke som uavhengige partikler, men i stedet samhandler med andre fonONS i et objekt. Dette samspillet får grupper av fononer til å danne kjeder eller gitterstrukturer. Én fonon er i stand til å overføre sin energi til den neste i kjeden. En lang gitter eller gruppe av disse er i stand til å overføre kontinuerlig energi i form av strøm eller varme.

Å forstå atferden til fononer blir sett av mange termodynamiske eksperter som nøkkelen til å skape meget effektive ledende eller isolerende materialer. Høy konduktivitet er viktig innen datavitenskap og kraftlagring, mens ekstrem isolasjon er nyttig for beskyttelsesmaterialer. Forskning fortsetter, ettersom noen forskere mener at nyttige materialer kan bygges som et resultat av å studere måten fononer opererer og samhandler.

Forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) skapte et slikt materiale i 2010. MIT -ekspertene kombinerte flere lag med forskjellig krystallmateriale i et PATtern designet for å gjenspeile fononer. Under eksperimentet stoppet krystallmaterialet med suksess bevegelsen av fononer, og fikk dem til å reflektere eller "sprette" tilbake i motsatt retning.

Phonon -forskning kan føre til utvikling av praktisk utvikling i fremtiden. Noen eksempler på oppfinnelser som er mulig ved å manipulere fononer inkluderer beskyttende termisk skjerming for romskip, overlegen isolasjon for frysing av kalde miljøer og energisamlere for bærbare enheter. Vellykket manipulasjon kan føre til vitenskapelige gjennombrudd som ligner på den raske veksten i faststoffelektronikk som transistorer i løpet av andre halvdel av 1900-tallet.