Fônon
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Um fônon ou fonão, na física da matéria condensada, é uma quase-partícula que designa um quantum de vibração em um retículo cristalino rígido. O nome fônon deriva do grego phone (φονη), que significa som, voz.
O estudo dos fônons é importante na física do estado sólido por facilitar a compreensão de muitas propriedades dos sólidos, como por exemplo o calor específico, a condução térmica, a condutividade elétrica e a propagação do som.
Em uma descrição quântica os fônons equivalem a um tipo especial de movimento vibratório, conhecido como modos normais de vibração em mecânica clássica, em que cada parte de uma rede oscila com a mesma frequência. Estes modos normais são importantes, devido a um resultado bem conhecido em mecânica clássica, qualquer vibração arbitrária de movimento de uma rede pode considerar-se como uma superposição de modos normais com diversas frequências; neste sentido, os modos normais são as vibrações elementares de uma rede. Os fônons são bósons que possuem spin zero.
Os fônons ou fonões são partículas originadas quando a oscilação térmica das moléculas de uma onda acústica em um fluido se aproximam do zero absoluto, seu tom depende de vários fatores, como a cinética do fluido e sua geometria.
Há uma semelhança enorme com relação à propagação do som em um fluido em movimento e a da luz no espaço-tempo curvo. As ondas acústicas são caracterizadas por frequência, comprimento de onda e velocidade de propagação, em escalas menores, ondas acústicas deixam de existir. A oscilação térmica aleatória das moléculas impede que as ondas sonoras se comportem de maneira contrária aos quanta de luz. Mas à medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto, o som pode se comportar como partículas quânticas, chamada de "fônons".
Em um fluido em repouso ou em movimento uniforme, os fônons se comportam como os fótons no espaço-tempo plano, os fônons se propagam em linha reta e assim como os fótons, eles podem ser desviados. A velocidade dos fônons assim como seu comprimento de onda é alterado em um fluido que se move de maneira não-uniforme, isso também ocorre com os fótons em um espaço-tempo curvo. Os pesquisadores da Universidade de Columbia e da Universidade Chalmers de Tecnologia da Suécia disseram, em 10 de Junho de 2014, ter "capturado" o som que um único átomo faz quando se move.[1]
Fônon quiral
[editar | editar código-fonte]Fônones em sólidos são geralmente considerados como o movimento linear coletivo de átomos. O termo material fônon, descreve vibrações coletivas em cristais atômicos, estão girando naturalmente em uma determinada direção.[2] Um experimento da UC Berkeley, em 2017, descobriu um novo tipo de chamados fônones quirúrgicos onde os átomos se movem em círculos em um cristal de mono-camada atômica de disselenida de tungstênio (WSe2).[3][4] Fônon quiral é considerado um candidato promissor para uma forma de armazenamento de dados conhecida como valleytronics.[5][6][7]
Sonda de materiais
[editar | editar código-fonte]Cientistas desenvolveram uma técnica para sondar materiais quanto a vibrações quânticas. Eles criaram e observaram um único fônon em um material comum à temperatura ambiente e criaram fônons em um pedaço de diamante ao ar livre à temperatura ambiente. Segundo os cientistas, o método pode ser usado para investigar outros materiais comuns também que podem fazer interconexões ideais, ou linhas de transmissão, entre os computadores quânticos do futuro.[8]
Referências
- ↑ «Scientists Have Captured the Sound One Atom Makes». Motherboard. 11 de setembro de 2014. Consultado em 17 de setembro de 2014
- ↑ Observation of chiral phonons por Hanyu Zhu, publicado em Science 2 de fevereiro de 2018: Vol. 359, Edição 6375, pp. 579-582, DOI: 10.1126/science.aar2711
- ↑ Schutte, W.J.; De Boer, J.L.; Jellinek, F. (1986). «Crystal Structures of Tungsten Disulfide and Diselenide». Journal of Solid State Chemistry. 70 (2): 207–209. Bibcode:1987JSSCh..70..207S. doi:10.1016/0022-4596(87)90057-0
- ↑ Scientists Discover ‘Chiral Phonons’ – Atomic Rotations in a 2-D Semiconductor Crystal por Glenn Roberts Jr. (2018)
- ↑ "Condensed-matter physics: Polarized light boosts valleytronics". Kamran Behnia, Nature Nanotechnology 7, 488–489 (2012).
- ↑ "Valleytronics: Electrons dance in diamond". Christoph E. Nebel. Nature Materials 12, 690–691 (2013). doi:10.1038/nmat3724
- ↑ Valley contrasting chiral phonons in monolayer hexagonal lattices por Lifa Zhang, Qian Niu, publicado em "Phys. Rev." Lett. 115, 115502 (2015) DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.115502
- ↑ «Scientists observe a single quantum vibration under ordinary conditions». Tech Explorist (em inglês). 7 de outubro de 2019. Consultado em 7 de outubro de 2019
Ligações externas
[editar | editar código-fonte]- PHONONS 2007: 12th International Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter [1].
- Phonons in a One Dimensional Microfluidic Crystal [2] with movies in [3].
