Сейчас, исследователи продемонстрировали, что, обменивая легко часть атомов материала с атомами разного элемента, они смогут осуществлять контроль частоты и скорость этих колебаний. Эта демонстрация, изданная в Прикладных Письмах о Физике, AIP Publishing, снабжает возможно более простой и более недорогой метод настроить свойства материала, допуская широкий спектр новых и более действенных устройств, таковой как в электронике и твердотельном освещении.Естественные колебания прозрачного значительного путешествия как частицы назвали фононы. Эти фононы несут тепло, электроны разброса, и затрагивают сотрудничества электронов со светом.
Ранее, управляемые исследователями фононы, дробя материал на небольшие кусочки, границы которых смогут рассеять фононы, ограничив их перемещение. Позднее, исследователи спроектировали наноразмерные структуры, такие как нанопроводы, в материал, дабы руководить частотами и скоростью фононов.Команда исследователей из Калифорнийского университета, Риверсайда и Калифорнийского университета, Сан-Диего сейчас отыскал, что, лакируя – введение разных элементов в материал – Вы имеете возможность руководить фононами.
Исследователи лакировали алюминиевую окись с неодимием, что заменяет кое-какие алюминиевые атомы. Потому, что неодимий больше и более большой, чем алюминий, он изменяет вибрационные особенности материала, изменяясь, как смогут отправиться фононы.«Это вводит искажение решетке, которая сохраняется по громадному расстоянию если сравнивать с ядерным размером и затрагивает целый вибрационный спектр», сообщил Александр Баландин из Калифорнийского университета, Риверсайд.
Применяя новый способ производства равномерно легированных новых и кристаллов чувствительных инструментов, дабы измерить спектр фонона, исследователи продемонстрировали, в первый раз, что кроме того маленькое количество определенных допантов может сильно повлиять. «Данный подход снабжает новый метод настроить вибрационный спектр материалов», сообщил Баландин.Ранее, исследователи высказали предположение, что любой большой эффект на фононы потребует высокой концентрации допантов.
Но, команда отыскала, что лакируемой алюминиевой окиси с неодимовой плотностью лишь 0,1 процентов хватало, дабы понизить частоту фонона некоторыми гигагерц и скорость на 600 метров в секунду.Увеличение скоростей фонона увеличивает теплопроводность материала, разрешая маленьким транзисторам охладиться стремительнее. Замедление фононов, иначе, было бы полезно в создании более действенных термоэлектрических устройств, каковые преобразовывают электричество в тепло и напротив.
Помимо этого, в оптических устройствах, таких как светодиоды, замедляя фононы и подавляя сотрудничества фонона с электронами означал бы, что больше энергии употребляется, дабы произвести фотоны (свет), и меньше утрачено как тепло.Исследователи сейчас используют собственную стратегию к материалам и другим допантам, таким как арсенид галлия, глазом к формированию энергосберегающих устройств, сообщил Баландин.