Cientistas revelam segredos dos fônons no novo design do trampolim!

Cientistas revelam segredos dos fônons no novo design do trampolim!

Um desenvolvimento inovador na física produziu uma nova estrutura que atua como um guia de ondas para os fônons. Esta tecnologia inovadora, um trampolim feito de nitreto de silício, foi projetada por uma equipe de físicos da Universidade de Konstanz, da Universidade de Copenhague e da ETH Zurique. Com largura de apenas 0,2 milímetros e tapete de salto com 20 milionésimos de milímetro de espessura, o trampolim se caracteriza por um padrão de furos triangulares e balanços em diferentes direções. No centro, ocorre um notável “trampolim dentro de um trampolim”, com as vibrações correndo num padrão triangular perfeito. Tais propriedades tornam possível conduzir fônons “ao redor dos cantos” quase sem perdas.

Os fônons, descritos como “quanta sonoros”, são componentes essenciais das vibrações na rede cristalina de um sólido. Alto uni-konstanz.de Este trampolim pode guiar fônons em curvas fechadas de até 120 graus, com uma taxa de perda notavelmente inferior a um em dez mil. Esta taxa de perda é comparável à moderna tecnologia de telecomunicações, indicando um grande potencial desta tecnologia em aplicações práticas.

Pesquisa e Desenvolvimento

O designer deste fascinante trampolim, Prof. Oded Zilberberg, também considerou a possibilidade de desenvolver um modelo em tamanho humano. Esta investigação é apoiada por várias instituições, incluindo o Conselho Europeu de Investigação e a Fundação Alemã de Investigação. Os resultados foram publicados recentemente na revista Nature, sublinhando a relevância e o nível de inovação deste trabalho.

Estes desenvolvimentos surgem num contexto que enfatiza a relevância das estruturas fonónicas e a sua aplicação nas tecnologias modernas. Por exemplo, em experimentos de Jiade Li e seus colegas do Instituto Chinês de Física, o espectro fonônico do grafeno foi registrado com grande detalhe. Esses estudos mostram que os fônons nos cristais podem atuar de acordo com uma estrutura de bandas com características topológicas. O grafeno já detectou elétrons topológicos, e as novas descobertas sugerem que também existem fônons topológicos. Como aps.org relatado, isso é crucial para a compreensão e desenvolvimento de dispositivos fonônicos.

Fônons topológicos e suas aplicações

Os materiais topológicos são caracterizados por suas propriedades especiais, como correntes superficiais livres de dissipação, que são menos sensíveis a impurezas e defeitos. Isso abriu a possibilidade de desenvolvimento de dispositivos fonônicos, como diodos fônons. A pesquisa futura se concentrará na detecção de estados topológicos de borda fonônica, o que é importante para a implementação tecnológica.

Além dos designs inovadores na pesquisa de fônons, é importante conhecer mais os fônons conforme eles ocorrem em cristais que preservam a simetria de espelho ou de inversão. Neste contexto, investigadores demonstraram em estudos recentes que os fônons de Weyl existem em estruturas não centrossimétricas. Os fônons de Weyl são descritos pelo número de Chern e permitem a classificação com base em simetrias rotacionais (parafusas). Alto natureza.com Esses fônons topológicos foram detectados experimentalmente por espalhamento inelástico de raios X.

Em resumo, a combinação dos desenvolvimentos na tecnologia do trampolim e na pesquisa sobre fônons topológicos abre perspectivas promissoras para tecnologias futuras. Espera-se que a combinação de modelos teóricos e descobertas experimentais inaugure uma nova era na física dos materiais do estado sólido.