Znanstvenici otkrivaju tajne fonona u novom dizajnu trampolina!

Znanstvenici otkrivaju tajne fonona u novom dizajnu trampolina!

Revolucionarni razvoj u fizici proizveo je novu strukturu koja djeluje kao valovod za fonone. Ovu inovativnu tehnologiju, trampolin izrađen od silicijevog nitrida, dizajnirao je tim fizičara sa Sveučilišta u Konstanzu, Sveučilišta u Kopenhagenu i ETH Zurich. Sa širinom od samo 0,2 milimetra i podlogom za skakanje debljine 20 milijuntih dijelova milimetra, trampolin karakterizira uzorak trokutastih rupa i ljuljanja u različitim smjerovima. U središtu se pojavljuje izvanredan "trampolin unutar trampolina", s vibracijama koje teku u savršenom trokutastom uzorku. Takva svojstva omogućuju provođenje fonona "oko kutova" gotovo bez gubitaka.

Fononi, koji se opisuju kao "kvanti zvuka", bitne su komponente vibracija u kristalnoj rešetki krutog tijela. Glasno uni-konstanz.de Ovaj trampolin može voditi fonone oko uskih zavoja do 120 stupnjeva, s omjerom gubitaka nevjerojatno manjim od jedan prema deset tisuća. Ova stopa gubitaka usporediva je s modernom telekomunikacijskom tehnologijom, što ukazuje na veliki potencijal ove tehnologije u praktičnim primjenama.

Istraživanje i razvoj

Dizajner ovog fascinantnog trampolina, prof. dr. Oded Zilberberg, također je razmatrao mogućnost razvoja modela ljudske veličine. Ovo istraživanje podupire nekoliko institucija, uključujući Europsko istraživačko vijeće i Njemačku istraživačku zakladu. Rezultati su nedavno objavljeni u časopisu Nature, naglašavajući relevantnost i razinu inovativnosti ovog rada.

Ovi razvoji dolaze u kontekstu koji naglašava važnost fononskih struktura i njihovu primjenu u modernim tehnologijama. Na primjer, u eksperimentima Jiadea Lija i njegovih kolega s Kineskog instituta za fiziku, fonski spektar grafena snimljen je vrlo detaljno. Ove studije pokazuju da fononi u kristalima mogu djelovati u skladu s tračnom strukturom s topološkim značajkama. Grafen je već detektirao topološke elektrone, a nova otkrića sugeriraju da postoje i topološki fononi. Kako aps.org objavljeno, ovo je ključno za razumijevanje i razvoj fononskih uređaja.

Topološki fononi i njihova primjena

Topološke materijale karakteriziraju njihova posebna svojstva, kao što su površinske struje bez disipacije, koje su manje osjetljive na nečistoće i nedostatke. To je otvorilo mogućnost razvoja fononskih uređaja kao što su fononske diode. Buduća istraživanja bit će usmjerena na otkrivanje topoloških fononskih rubnih stanja, što je važno za tehnološku implementaciju.

Uz inovativne dizajne u istraživanju fonona, važno je daljnje znanje o fononima kako se pojavljuju u kristalima koji čuvaju zrcalnu ili inverzijsku simetriju. U tom kontekstu, istraživači su u nedavnim studijama pokazali da Weylovi fononi postoje u necentrosimetričnim strukturama. Weylovi fononi opisani su Chernovim brojem i dopuštaju klasifikaciju na temelju (vijčanih) rotacijskih simetrija. Glasno priroda.com Ovi topološki fononi eksperimentalno su detektirani neelastičnim raspršenjem X-zraka.

Ukratko, kombinacija razvoja tehnologije trampolina i istraživanja topoloških fonona otvara obećavajuće perspektive za buduće tehnologije. Očekuje se da će kombinacija teorijskih modela i eksperimentalnih nalaza otvoriti novu eru u fizici materijala u čvrstom stanju.