Naukowcy odkrywają sekrety fononów w nowym projekcie trampoliny!

Naukowcy odkrywają sekrety fononów w nowym projekcie trampoliny!

Przełomowy rozwój fizyki stworzył nową strukturę, która działa jako falowód dla fononów. Ta innowacyjna technologia, trampolina wykonana z azotku krzemu, została zaprojektowana przez zespół fizyków z Uniwersytetu w Konstancji, Uniwersytetu w Kopenhadze i ETH Zurich. Dzięki szerokości zaledwie 0,2 milimetra i macie do skakania o grubości 20 milionowych milimetra trampolina charakteryzuje się wzorem trójkątnych otworów i huśtawkami w różnych kierunkach. W centrum znajduje się niezwykła „trampolina w trampolinie”, której wibracje układają się w idealny trójkątny wzór. Dzięki takim właściwościom możliwe jest prowadzenie fononów „po zakrętach” niemal bez strat.

Fonony, zwane „kwantami dźwiękowymi”, są istotnymi składnikami drgań sieci krystalicznej ciała stałego. Głośny uni-konstanz.de Ta trampolina może prowadzić fonony po ciasnych zakrętach do 120 stopni, przy współczynniku strat znacznie mniejszym niż jeden na dziesięć tysięcy. Ten współczynnik strat jest porównywalny z nowoczesną technologią telekomunikacyjną, co wskazuje na duży potencjał tej technologii w praktycznych zastosowaniach.

Badania i Rozwój

Projektant tej fascynującej trampoliny, prof. dr Oded Zilberberg, rozważał również możliwość opracowania modelu wielkości człowieka. Badania te są wspierane przez kilka instytucji, w tym Europejską Radę ds. Badań Naukowych i Niemiecką Fundację ds. Badań. Wyniki opublikowano niedawno w czasopiśmie Nature, podkreślając znaczenie i poziom innowacyjności tych prac.

Zmiany te wpisują się w kontekst podkreślający znaczenie struktur fononowych i ich zastosowanie w nowoczesnych technologiach. Na przykład w eksperymentach Jiade Li i jego współpracowników z Chińskiego Instytutu Fizyki zarejestrowano bardzo szczegółowo widmo fononowe grafenu. Badania te pokazują, że fonony w kryształach mogą działać zgodnie ze strukturą pasmową o cechach topologicznych. Grafen wykrył już elektrony topologiczne, a nowe odkrycia sugerują, że istnieją również fonony topologiczne. Jak aps.org Jak wynika z doniesień, ma to kluczowe znaczenie dla zrozumienia i rozwoju urządzeń fononicznych.

Fonony topologiczne i ich zastosowania

Materiały topologiczne charakteryzują się specjalnymi właściwościami, takimi jak wolne od rozpraszania prądy powierzchniowe, które są mniej wrażliwe na zanieczyszczenia i defekty. Otworzyło to możliwość opracowania urządzeń fononowych, takich jak diody fononowe. Przyszłe badania skupią się na wykrywaniu topologicznych stanów brzegowych fononów, co jest ważne dla wdrożenia technologicznego.

Oprócz innowacyjnych projektów w badaniach nad fononami ważna jest dalsza wiedza na temat fononów występujących w kryształach, zachowujących symetrię lustrzaną lub inwersyjną. W tym kontekście w ostatnich badaniach naukowcy wykazali, że fonony Weyla występują w strukturach niecentrosymetrycznych. Fonony Weyla są opisane liczbą Cherna i umożliwiają klasyfikację na podstawie (śrubowych) symetrii obrotowych. Głośny natura.com Te fonony topologiczne wykryto eksperymentalnie za pomocą niesprężystego rozpraszania promieni rentgenowskich.

Podsumowując, połączenie rozwoju technologii trampolin i badań nad fononami topologicznymi otwiera obiecujące perspektywy dla przyszłych technologii. Oczekuje się, że połączenie modeli teoretycznych i odkryć eksperymentalnych zapoczątkuje nową erę w fizyce materiałów stałych.