Les scientifiques révèlent les secrets des phonons dans un nouveau design de trampoline !

Les scientifiques révèlent les secrets des phonons dans un nouveau design de trampoline !

Un développement révolutionnaire en physique a produit une nouvelle structure qui agit comme un guide d’onde pour les phonons. Cette technologie innovante, un trampoline en nitrure de silicium, a été conçue par une équipe de physiciens de l'Université de Constance, de l'Université de Copenhague et de l'ETH Zurich. Avec une largeur de seulement 0,2 millimètres et une toile de saut de 20 millionièmes de millimètre d'épaisseur, le trampoline se caractérise par un motif de trous triangulaires et se balance dans différentes directions. Au centre, un remarquable « trampoline dans un trampoline » se produit, avec les vibrations se déroulant selon un motif triangulaire parfait. De telles propriétés permettent de conduire les phonons « dans les coins » sans presque aucune perte.

Les phonons, décrits comme des « quanta sonores », sont des composants essentiels des vibrations dans le réseau cristallin d’un solide. Fort uni-konstanz.de Ce trampoline peut guider les phonons dans des virages serrés allant jusqu'à 120 degrés, avec un taux de perte remarquablement inférieur à un sur dix mille. Ce taux de perte est comparable à celui de la technologie des télécommunications moderne, ce qui indique un grand potentiel pour cette technologie dans des applications pratiques.

Recherche et développement

Le concepteur de ce trampoline fascinant, le professeur Oded Zilberberg, a également envisagé la possibilité de développer un modèle à taille humaine. Cette recherche est soutenue par plusieurs institutions, dont le Conseil européen de la recherche et la Fondation allemande pour la recherche. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Nature, soulignant la pertinence et le niveau d'innovation de ces travaux.

Ces développements interviennent dans un contexte qui souligne la pertinence des structures phononiques et leur application dans les technologies modernes. Par exemple, dans les expériences de Jiade Li et de ses collègues de l’Institut chinois de physique, le spectre phononique du graphène a été enregistré de manière très détaillée. Ces études montrent que les phonons dans les cristaux peuvent agir selon une structure de bande présentant des caractéristiques topologiques. Le graphène a déjà détecté des électrons topologiques et les nouvelles découvertes suggèrent que des phonons topologiques existent également. Comment aps.org rapporté, cela est crucial pour la compréhension et le développement des dispositifs phononiques.

Phonons topologiques et leurs applications

Les matériaux topologiques se caractérisent par leurs propriétés particulières, telles que des courants de surface sans dissipation, moins sensibles aux impuretés et aux défauts. Cela a ouvert la possibilité de développer des dispositifs phononiques tels que des diodes phonons. Les recherches futures se concentreront sur la détection des états limites phononiques topologiques, ce qui est important pour la mise en œuvre technologique.

Outre les conceptions innovantes dans la recherche sur les phonons, il est important de mieux connaître les phonons tels qu'ils apparaissent dans les cristaux préservant la symétrie miroir ou d'inversion. Dans ce contexte, des chercheurs ont démontré dans des études récentes que les phonons de Weyl existent dans des structures non centrosymétriques. Les phonons de Weyl sont décrits par le nombre de Chern et permettent une classification basée sur des symétries de rotation (à vis). Fort nature.com Ces phonons topologiques ont été détectés expérimentalement par diffusion inélastique des rayons X.

En résumé, la combinaison des développements de la technologie des trampolines et de la recherche sur les phonons topologiques ouvre des perspectives prometteuses pour les technologies futures. La combinaison de modèles théoriques et de résultats expérimentaux devrait ouvrir la voie à une nouvelle ère dans la physique des matériaux solides.