Удивительные фононы блокируют звук и направляют тепло с беспрецедентной точностью

Представьте себе, что вы живете в шумной части города, но не слышите ни гомона людей на улице, ни сигналов автомобилей.

Новая область фононики однажды может сделать этот фантастический сценарий реальным.

Фонон, как фотон или электрон, является физической частицей, которая перемещается как волны, образуя механическую вибрацию. Фононы передают звуки и тепло. Прогресс в области фононики привел к развитию новых идей и устройств, использующих свойства фононики для управления звуком и теплом.

Соответствующий обзор опубликован в издании Nature.

Одна из возможностей, взбудоражившая ученых, это управление звуковыми волнами за счет проектирования и изготовления скрывающих оболочек для направления акустических волн вокруг определенного объекта, например, целого здания. Все, что будет внутри такой оболочки, окажется неосязаемым для звуковых волн.

Будущие возможности фононов также могут решить крупнейшие проблемы в области энергопотребления и строительства зданий. Понимание фононов и управление их свойствами может привести к новым технологиям для теплоизоляции зданий, сокращения шума среды, преобразования бросового тепла в электричество и создания защиты от землетрясений. Все это могут позволить новые материалы для управления звуком и теплом. Идеи эти кажутся возможными, но пока лишь теоретически, и чтобы сделать их реальными, фононике предстоит достичь того же уровня научной инновационности, как современной электронике.

«Благодаря компьютерам люди хоть что-то слышали об электронах, а благодаря сотовым телефонам — об электромагнитных волнах. О фононах некоторые вовсе не осведомлены», сказал Мартин Малдован из Технологического института Джорджии.

В своей статье Малдован смешивает восемь разных тем в области фононики, описывая преимущества звуковых и тепловых диодов, оптомеханических кристаллов, акустической и тепловой невидимости, гиперзвуковых фононных кристаллов, термоэлектриков и термокристаллов.

Эти технологии «возвещают следующую технологическую революцию в фононике», сказал ученый. Все эти области объединяет одна общая тема: управление механическими колебаниями, но на разных частотах.

Самые горячие области в фононике, по словам Малдована, это развитие слухового аппарата и тепловых метаматериалов. Такие материалы способны скрывать звуковые волны и потоки тепла. Фононный подход к невидимости основан на электромагнитных скрывающих материалах.

14.11.2013


Подписаться в Telegram



Хайтек

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Journal of Experimental Child Psychology: Не спеши языком, торопись делом
Journal of Experimental Child Psychology: Не спеши языком, торопись делом
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса