Forskere afslører Phonons hemmeligheder i nyt trampolindesign!

Forskere afslører Phonons hemmeligheder i nyt trampolindesign!

En banebrydende udvikling inden for fysik har produceret en ny struktur, der fungerer som en bølgeleder for fononer. Denne innovative teknologi, en trampolin lavet af siliciumnitrid, er designet af et hold fysikere fra Universitetet i Konstanz, Københavns Universitet og ETH Zürich. Med en bredde på blot 0,2 millimeter og en hoppemåtte, der er 20 milliontedele millimeter tyk, er trampolinen kendetegnet ved et mønster af trekantede huller og gynger i forskellige retninger. I midten opstår en bemærkelsesværdig "trampolin i en trampolin", hvor vibrationerne kører i et perfekt trekantet mønster. Sådanne egenskaber gør det muligt at udføre fononer "rundt om hjørner" næsten uden tab.

Fononer, som beskrives som "lydkvanter", er væsentlige komponenter i vibrationerne i et fast stofs krystalgitter. Højt uni-konstanz.de Denne trampolin kan guide fononer rundt i snævre drejninger på op til 120 grader, med et tabsforhold på bemærkelsesværdigt mindre end én ud af ti tusinde. Denne tabsrate er sammenlignelig med moderne telekommunikationsteknologi, hvilket indikerer et stort potentiale for denne teknologi i praktiske anvendelser.

Forskning og udvikling

Designeren af ​​denne fascinerende trampolin, prof. Dr. Oded Zilberberg, har også overvejet muligheden for at udvikle en model i menneskestørrelse. Denne forskning er støttet af flere institutioner, herunder European Research Council og German Research Foundation. Resultaterne blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Nature, hvilket understreger relevansen og innovationsniveauet af dette arbejde.

Disse udviklinger kommer i en kontekst, der understreger relevansen af ​​fononiske strukturer og deres anvendelse i moderne teknologier. For eksempel, i eksperimenter udført af Jiade Li og hans kolleger ved det kinesiske institut for fysik, blev det fononiske spektrum af grafen registreret i høj detalje. Disse undersøgelser viser, at fononer i krystaller kan virke i henhold til en båndstruktur med topologiske træk. Grafen har allerede detekteret topologiske elektroner, og de nye fund tyder på, at der også findes topologiske fononer. Hvordan aps.org rapporteret, er dette afgørende for forståelsen og udviklingen af ​​fononiske enheder.

Topologiske fononer og deres anvendelser

Topologiske materialer er kendetegnet ved deres særlige egenskaber, såsom afledningsfri overfladestrømme, som er mindre følsomme over for urenheder og defekter. Dette åbnede muligheden for at udvikle fononiske enheder såsom fonondioder. Fremtidig forskning vil fokusere på at detektere topologiske fononiske kanttilstande, hvilket er vigtigt for teknologisk implementering.

Ud over de innovative designs inden for fononforskning er yderligere viden om fononer, som de forekommer i krystaller, der bevarer spejl- eller inversionssymmetri, vigtig. I denne sammenhæng har forskere i nyere undersøgelser påvist, at Weyl-fononer findes i ikke-centrosymmetriske strukturer. Weyl-fononer er beskrevet af Chern-nummeret og tillader klassificering baseret på (skrue) rotationssymmetrier. Højt nature.com Disse topologiske fononer blev eksperimentelt detekteret ved uelastisk røntgenspredning.

Sammenfattende åbner kombinationen af ​​udviklingen inden for trampolinteknologi og forskning i topologiske fononer lovende perspektiver for fremtidige teknologier. Kombinationen af ​​teoretiske modeller og eksperimentelle resultater forventes at indlede en ny æra i fysikken i faststofmaterialer.