Co to jest fonon?

Fonon to ilość energii znalezionej w wibracji. Są one obecne we wszystkich obiektach, które aktywnie wibrują, takie jak kryształy kwarcowe. Jednym ze sposobów rozważenia fononu jest rezonująca cząstka w fali. Podobnie jak „foton” jest cząsteczką kwantową w fali świetlnej, fonon jest cząsteczką w fali dźwiękowej. Termin „fonon” pochodzi od greckiego słowa „telefon”, co oznacza „dźwięk lub głos.”

Rosyjski fizyk Igor Tamm jest przypisywany najpierw teoretyzującym koncepcję fononów. Od czasu wprowadzenia tej koncepcji w 1932 r. Ilości te zostały zintegrowane z gałęzią fizyki znaną jako mechanika kwantowa. Są częścią pojawiających się i ciągłych badań fizyki. Fonon jest często klasyfikowany jako „quasiparticle” lub „zbiorowe wzbudzenie”, co ogólnie oznacza, że ​​można go zaobserwować jako zjawisko, ale nie specjalnie wyodrębnione jako indywidualny obiekt fizyczny.

Fonony nie zachowują się jako niezależne cząsteczki, lecz interakcje z inną fonią.ONS w obiekcie. Ta interakcja powoduje, że grupy fononów tworzą łańcuchy lub struktury sieci. Jeden fonon jest w stanie przenieść swoją energię do następnej w łańcuchu. Długa krat lub grupa jest w stanie przenosić ciągłą energię w postaci energii elektrycznej lub ciepła.

Zrozumienie zachowania fononów jest postrzegane przez wielu ekspertów termodynamicznych jako klucz do stworzenia bardzo wydajnych materiałów przewodzących lub izolacyjnych. Wysoka przewodność jest ważna w dziedzinach informatyki i magazynowania energii, podczas gdy ekstremalna izolacja jest przydatna w przypadku materiałów ochronnych. Badania trwają, ponieważ niektórzy naukowcy uważają, że można zbudować przydatne materiały w wyniku badania sposobu działania fononów i interakcji.

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) stworzyli jeden taki materiał w 2010 r.Rybitle zaprojektowane tak, aby odzwierciedlać fonony. Podczas eksperymentu materiał kryształowy z powodzeniem zatrzymał ruch fononów i spowodował, że odbijają się lub „odbijają” w przeciwnym kierunku.

Badania fonon mogą prowadzić do rozwoju praktycznych rozwoju w przyszłości. Niektóre przykłady wynalazków, które są możliwe poprzez manipulowanie fononami, obejmują ochronne osłonę termiczną dla statków kosmicznych, doskonałą izolację dla zimnych środowisk i kolektorów energii dla urządzeń przenośnych. Udana manipulacja może prowadzić do naukowego przełomu podobnego do szybkiego wzrostu elektroniki w stanie stałym, takim jak tranzystory w drugiej połowie XX wieku.