Hva er en fonon i fysikk?

En fonon er en mengde energi som finnes i en vibrasjon.Disse er til stede i alle objekter som er aktivt vibrerende, for eksempel kvartskrystaller.En måte å betrakte en fonon er som en resonerende partikkel i en bølge.Akkurat som et foton er en kvantepartikkel i en lysbølge, er en fonon en partikkel i en lydbølge.Begrepet fonon er avledet fra den greske ordtelefonen, som betyr lyd eller stemme.

Russisk fysiker Igor Tamm blir kreditert med først å teoretisere konseptet med fononer.Siden dette konseptet ble introdusert i 1932, har disse mengdene blitt integrert i grenen av fysikk kjent som kvantemekanikk.De er en del av fremvoksende og fortsatt forskning innen fysikk.En fonon er ofte klassifisert som en kvasipartikkel eller kollektiv eksitasjon, noe som generelt betyr at den kan observeres som et fenomen, men ikke spesifikt ekstrahert som et individuelt fysisk objekt.

Fononer oppfører seg ikke som uavhengige partikler, men samhandler i stedet med andre fononer innenen gjenstand.Dette samspillet får grupper av fononer til å danne kjeder eller gitterstrukturer.Én fonon er i stand til å overføre sin energi til den neste i kjeden.En lang gitter eller gruppe av disse er i stand til å overføre kontinuerlig energi i form av elektrisitet eller varme.

Forstå at oppførselen til fononer blir sett av mange termodynamiske eksperter som nøkkelen til å skape veldig effektiv ledende eller isolerende materialer.Høy konduktivitet er viktig innen datavitenskap og kraftlagring, mens ekstrem isolasjon er nyttig for beskyttelsesmaterialer.Forskning fortsetter, ettersom noen forskere mener at nyttige materialer kan bygges som et resultat av å studere måten fononer opererer og samhandler.

Forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) skapte et slikt materiale i 2010. MIT -ekspertene kombinerte flere lagav forskjellig krystallmateriale i et mønster designet for å gjenspeile fononer.Under eksperimentet stoppet krystallmaterialet med suksess bevegelsen av fononer, og fikk dem til å reflektere eller sprette tilbake i motsatt retning.

Fononforskning kan føre til utvikling av praktisk utvikling i fremtiden.Noen eksempler på oppfinnelser som er mulig ved å manipulere fononer inkluderer beskyttende termisk skjerming for romskip, overlegen isolasjon for frysing av kalde miljøer og energisamlere for bærbare enheter.Vellykket manipulasjon kan føre til vitenskapelige gjennombrudd som ligner på den raske veksten i faststoffelektronikk som transistorer i løpet av andre halvdel av 1900-tallet.