¡Los científicos revelan los secretos de los fonones en el nuevo diseño de un trampolín!

¡Los científicos revelan los secretos de los fonones en el nuevo diseño de un trampolín!

Un avance revolucionario en física ha producido una nueva estructura que actúa como guía de ondas para fonones. Esta innovadora tecnología, un trampolín hecho de nitruro de silicio, fue diseñada por un equipo de físicos de la Universidad de Konstanz, la Universidad de Copenhague y la ETH Zurich. Con una anchura de sólo 0,2 milímetros y una lona de salto de 20 millonésimas de milímetro de grosor, la cama elástica se caracteriza por un patrón de agujeros triangulares y se balancea en diferentes direcciones. En el centro, se produce un notable “trampolín dentro de un trampolín”, cuyas vibraciones se desarrollan siguiendo un patrón triangular perfecto. Estas propiedades hacen posible conducir fonones "alrededor de las esquinas" casi sin pérdidas.

Los fonones, que se describen como “cuantos de sonido”, son componentes esenciales de las vibraciones en la red cristalina de un sólido. Alto uni-konstanz.de Este trampolín puede guiar fonones en giros cerrados de hasta 120 grados, con una tasa de pérdida notablemente inferior a uno entre diez mil. Esta tasa de pérdidas es comparable a la tecnología de telecomunicaciones moderna, lo que indica un gran potencial para esta tecnología en aplicaciones prácticas.

Investigación y desarrollo

El diseñador de esta fascinante cama elástica, el Prof. Dr. Oded Zilberberg, también consideró la posibilidad de desarrollar un modelo de tamaño humano. Esta investigación cuenta con el apoyo de varias instituciones, incluido el Consejo Europeo de Investigación y la Fundación Alemana de Investigación. Los resultados se publicaron recientemente en la revista Nature, lo que subraya la relevancia y el nivel de innovación de este trabajo.

Estos desarrollos se producen en un contexto que enfatiza la relevancia de las estructuras fonónicas y su aplicación en las tecnologías modernas. Por ejemplo, en experimentos de Jiade Li y sus colegas del Instituto Chino de Física, se registró con gran detalle el espectro fonónico del grafeno. Estos estudios muestran que los fonones en los cristales pueden actuar según una estructura de bandas con características topológicas. El grafeno ya ha detectado electrones topológicos y los nuevos hallazgos sugieren que también existen fonones topológicos. Cómo aps.org Según lo informado, esto es crucial para la comprensión y el desarrollo de dispositivos fonónicos.

Fonones topológicos y sus aplicaciones.

Los materiales topológicos se caracterizan por sus propiedades especiales, como por ejemplo corrientes superficiales sin disipación, que son menos sensibles a impurezas y defectos. Esto abrió la posibilidad de desarrollar dispositivos fonónicos como los diodos de fonones. Las investigaciones futuras se centrarán en la detección de estados topológicos de bordes fonónicos, lo cual es importante para la implementación tecnológica.

Además de los diseños innovadores en la investigación de fonones, es importante conocer mejor los fonones tal como se encuentran en los cristales que conservan la simetría especular o de inversión. En este contexto, los investigadores han demostrado en estudios recientes que los fonones de Weyl existen en estructuras no centrosimétricas. Los fonones de Weyl se describen mediante el número de Chern y permiten una clasificación basada en simetrías rotacionales (de tornillo). Alto naturaleza.com Estos fonones topológicos se detectaron experimentalmente mediante dispersión inelástica de rayos X.

En resumen, la combinación de los avances en la tecnología de trampolines y la investigación sobre fonones topológicos abre perspectivas prometedoras para tecnologías futuras. Se espera que la combinación de modelos teóricos y hallazgos experimentales marque el comienzo de una nueva era en la física de materiales de estado sólido.