fonón

History

El concepto de vibraciones cuantizadas de la red fue introducido por el físico soviético Yakov Frenkel en 1932; el término «fonón» fue propuesto por Igor Tamm.

How it works

Los fonones transportan calor y sonido en sólidos. Cuando calientas un extremo de una cuchara metálica, el calor se propaga gracias a los fonones, que, como un testigo de relevo, transmiten energía de átomo a átomo.

History

El concepto de vibraciones cuantizadas de la red fue introducido por el físico soviético Yakov Frenkel en 1932; el término «fonón» fue propuesto por Igor Tamm.

How it works

Los fonones transportan calor y sonido en sólidos. Cuando calientas un extremo de una cuchara metálica, el calor se propaga gracias a los fonones, que, como un testigo de relevo, transmiten energía de átomo a átomo.

History

La cuantización de las vibraciones de la red se remonta a los trabajos de Albert Einstein (1907) y Peter Debye (1912) sobre la capacidad calorífica de los sólidos. El término «fonón» fue introducido por Igor Tamm en 1932, y la base teórica fue establecida por Yakov Frenkel. Dado que los fonones obedecen la estadística de Bose-Einstein, una contribución importante la hizo Satyendra Nath Bose, quien desarrolló la estadística cuántica para partículas idénticas.

How it works

En la aproximación armónica, la red cristalina se considera como un sistema de osciladores acoplados. Los modos normales de vibración, después de la cuantización, se representan como osciladores armónicos independientes, cuya energía está cuantizada: E_n = \hbar \omega (n + 1/2). La excitación con energía \hbar \omega se interpreta como un fonón. La estadística de Bose-Einstein determina el número medio de fonones en el modo a una temperatura dada: ⟨n⟩ = 1/(e^{\hbar \omega / k_B T} - 1). Los fonones interactúan con otras cuasipartículas, por ejemplo, con electrones, causando dispersión.

Open problems & fun facts

Descripción precisa de la influencia de los anarmonicismos en la conductividad térmica a nanoescala; Creación de dispositivos fonónicos de alta temperatura (computadoras fonónicas); Control de los espectros fonónicos en metamateriales para lograr un flujo de calor negativo

💡 Los fonones influyen en la resistencia eléctrica: en los superconductores, a temperaturas muy bajas, dejan de interferir con los electrones y la resistencia cae a cero.