• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Mis on foonon?

13.01.2013 by Uku Püttsepp Leave a Comment

Rakendusteadlaste jaoks on võimsamate protsessorite arendamisel üha olulisemaks probleemiks dissipatsioonsoojuse eemaldamine. Selleks aga on vaja teada, kuidas soojus läbi kristallstruktuuriga materjalide, näiteks räni, liigub.

Pilt arvutisimulatsioonist näitab kristallvõres levivaid erivärvilisi foononeid. Võresse on torgatud augud, mille vahekaugus on häälestatud selliselt, et see tõkestaks teatud lainepikkusega foononite levikut.

Soojus levib, nagu ka heli, aatomite või molekulide vibratsiooni abil. Heli levib madalatel sagedustel, soojus aga kõrgematel. Olenemata sagedusest on kvantmehaanika seaduste kohaselt määratud vähim võimalik võnkumiste energia. Suurem soojusenergia hulk on seega kvantiseeritud elementaarenergia hulga ehk kvandi kordarv. Füüsikud nimetavad elementaarselt väikseid võnkumisi foononiteks. Võib öelda, et foonon on virtuaalne soojusosake.

„Kristallisisese heli ja soojuse leviku kirjeldamiseks on foononid iseäranis olulised,“ selgitas Phys.org intervjuus MIT (Massacusetts Institute of Technology) mehhaanikaprofessor Gang Chen. Kristalli aatomid on korrastatud perioodilisse võrestruktuuri. Soojuse levikul võnguvad kristallisisesed aatomid kindlate sagedustega. „Võreaatomite vahelised sidemed on nagu vedrud,“ piltlikustas Chen. Kui üht aatomit tõmmata või tõugata, siis saadab see naaberaatomite suunas teele laine ehk foononi.

Praktikas on enamikes materjalides foononite soojusliiklus kaootiline. Eri sagedustega ja erinevates suundades liikuvad foononid on omavahel superpositsioonis nagu näiliselt kaootiline laineline veepind. Teoorias on võimalik ka merepinna lainetus lahti võtta üksikuteks laineteks, millel on erinev liikumissuund, amplituud ja sagedus.

Elektromagnetlainete kirjeldamisel on vähimaks energeetiliseks ühikuks samuti kvant, mida nimetatakse aga footoniks. Footonid interakteeruvad üksteisega vaid siis, kui neil on sama lainepikkus, näiteks interferentsi puhul. Vastasel juhul on elektromagnetkvandid superpositsioonis ja väljuvad kohtumistest muutumatuna. Ent foononid interakteeruvad ka erineva lainepikkusega foononitega. See teeb nende liikumise palju kaootilisemaks ning seega ka raskemini jälgitavaks ja juhtitavaks.

„Nii footonid kui foononid saavad kindla sageduse juures omada vaid kindlat elementaarühiku kordset energiat,“ ütles Chen. Rakendusfüüsikas ja materjaliteaduses on foononite kaasamine teooriasse osutunud iseäranis kasulikuks.

Arvutikiipidelt soojuse paremaks eraldamiseks tuleb seega tegeleda foononite juhtimisega. Termoelektriliste seadmete puhul, mis muudavad tahkise kontaktpindade temperatuurierinevuse elektromotoorjõuks, on seevastu oluline arendada materjale, mis juhivad hästi elektrit, aga samas takistavad soojusfoononite liikumist. „Mõningatel juhtudel on vaja tugevat foononite voogu, mõningatel juhtudel jällegi on nende liikumist vaja takistada,“ ütles Chen lõpetuseks.

Allikas: Phys.org

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Valmistati uutmoodi valgusdioodid
  2. Teadlased valmistasid vesinikuga dopeeritud vanaadiumoksiid-nanojuhtmeid
  3. Klambrihaarade optimaalne nakkepikkus
  4. Topoloogilised isolaatorid pakuvad toatemperatuursele spintroonikale uusi arenguteid
  5. “Häälestatavad” metalli nanostruktuurid kütuseelementide, akude ja päikeseenergia salvestamise tarbeks
  6. Uus tehnoloogia võimaldab teadlastel nanoosakeste sisse näha
  7. Uus nanotehnoloogia muudab vajadusel soojuse elektrienergiaks
  8. Esimene pilt molekuli elektrilaengutest
  9. Varjatud nanostruktuuride kaardistamine
  10. Valmistati töökindlad mehaanilised mikropintsetid

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: nanotehnoloogia

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2021 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in