Zinātnieki atklāj fononu noslēpumus jaunā batuta dizainā!

Zinātnieki atklāj fononu noslēpumus jaunā batuta dizainā!

Revolucionāra attīstība fizikā ir radījusi jaunu struktūru, kas darbojas kā fononu viļņvads. Šo novatorisko tehnoloģiju, no silīcija nitrīda izgatavotu batutu, izstrādāja Konstancas Universitātes, Kopenhāgenas Universitātes un ETH Cīrihes fiziķu komanda. Ar tikai 0,2 milimetru platumu un lēciena paklāju, kas ir 20 miljonās milimetru biezs, batutam ir raksturīgs trīsstūrveida caurumu raksts un šūpoles dažādos virzienos. Centrā parādās ievērojams “bauts batutā”, kura vibrācijas darbojas perfektā trīsstūrveida formā. Šādas īpašības ļauj vadīt fononus “ap stūriem” gandrīz bez zaudējumiem.

Fononi, kas tiek raksturoti kā "skaņas kvanti", ir būtiskas cietas vielas kristāla režģa vibrāciju sastāvdaļas. Skaļi uni-konstanz.de Šis batuts var vadīt fononus šauros pagriezienos līdz pat 120 grādiem, un zaudējumu attiecība ir ievērojami mazāka par vienu no desmit tūkstošiem. Šis zudumu līmenis ir salīdzināms ar mūsdienu telekomunikāciju tehnoloģijām, kas norāda uz šīs tehnoloģijas lielu potenciālu praktiskā pielietojumā.

Pētniecība un attīstība

Šī aizraujošā batuta dizainers prof. doktors Odeds Zilberbergs ir apsvēris arī iespēju izstrādāt cilvēka izmēra modeli. Šo pētījumu atbalsta vairākas institūcijas, tostarp Eiropas Pētniecības padome un Vācijas Pētniecības fonds. Rezultāti nesen tika publicēti žurnālā Nature, uzsverot šī darba atbilstību un inovācijas līmeni.

Šīs norises notiek kontekstā, kas uzsver fononisko struktūru nozīmi un to pielietojumu mūsdienu tehnoloģijās. Piemēram, Jiade Li un viņa kolēģu Ķīnas Fizikas institūtā eksperimentos grafēna fononiskais spektrs tika reģistrēts ļoti detalizēti. Šie pētījumi liecina, ka fononi kristālos var darboties saskaņā ar joslu struktūru ar topoloģiskām iezīmēm. Grafēns jau ir atklājis topoloģiskos elektronus, un jaunie atklājumi liecina, ka pastāv arī topoloģiski fononi. Kā aps.org ziņots, tas ir ļoti svarīgi fononisko ierīču izpratnei un attīstībai.

Topoloģiskie fononi un to pielietojumi

Topoloģiskos materiālus raksturo to īpašās īpašības, piemēram, virsmas strāvas bez izkliedes, kas ir mazāk jutīgas pret piemaisījumiem un defektiem. Tas pavēra iespēju izstrādāt fononiskas ierīces, piemēram, fononu diodes. Turpmākajos pētījumos galvenā uzmanība tiks pievērsta topoloģisko fononisko malu stāvokļu noteikšanai, kas ir svarīgi tehnoloģiskai ieviešanai.

Papildus novatoriskajam dizainam fononu pētījumos svarīgas ir papildu zināšanas par fononiem, kas rodas kristālos, saglabājot spoguļa vai inversijas simetriju. Šajā kontekstā pētnieki jaunākajos pētījumos ir pierādījuši, ka Weyl fononi pastāv necentrosimetriskās struktūrās. Veila fononus apraksta ar Černa skaitli un ļauj klasificēt, pamatojoties uz (skrūvju) rotācijas simetrijām. Skaļi nature.com Šie topoloģiskie fononi tika eksperimentāli atklāti ar neelastīgu rentgenstaru izkliedi.

Rezumējot, batutu tehnoloģiju attīstības un topoloģisko fononu pētījumu kombinācija paver daudzsološas perspektīvas nākotnes tehnoloģijām. Paredzams, ka teorētisko modeļu un eksperimentālo atklājumu kombinācija ieviesīs jaunu ēru cietvielu materiālu fizikā.