Физики из Университета Констанца, Копенгагенского университета и ETH Zurich разработали и создали устройство, похожее на батут. Почему? Их цель — продемонстрировать усовершенствованные методы переноса фононов, например, для использования в микросхемах, где фононы направляются через узкие изгибы. Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41586-025-09092-x) в журнале Nature.
Представьте себе батут шириной 0,2 миллиметра с поверхностью толщиной всего 20 микрометров и с множеством отверстий. Вся поверхность покрыта узором из регулярно повторяющихся округлых треугольных отверстий. И всё же этот батут практически неудержим и почти не теряет импульс. Приведённый в движение, он будет колебаться почти вечно.
Батут не ограничивается колебаниями вверх и вниз. В разных областях его перфорированной поверхности батут одновременно колеблется в разных направлениях, даже вбок. В центре есть своего рода «батут внутри батута». И самое удивительное: здесь колебания движутся «за угол» по идеальному треугольному узору.
Так зачем же создавать такой батут, если на нём никто не сможет прыгать? Конечно, эта конструкция была создана не для людей. Физики из Университета Констанца, Копенгагенского университета и ETH Zurich хотят использовать его для демонстрации новых методов переноса фононов.
«Батут» на самом деле является волноводом для фононов: вибрирующей ультратонкой мембраной из нитрида кремния. Фононы — это, так сказать, «звуковые кванты», то есть элементарные возбуждения, на которых основаны вибрации кристаллической решётки твёрдого тела.
Используя батут, физики хотят продемонстрировать, как фононы можно направлять «за углы» с помощью уникальной структуры поверхности (основанной на принципах математической топологии) практически без потери импульса. Это важно, например, в микросхемах, где сигналы должны направляться по краям и кривым.
Результаты впечатляют: с помощью батута фононы можно направлять даже по крутым 120-градусным изгибам практически без потери импульса. Количество фононов, которые «отскакивают» вместо того, чтобы обойти изгиб, составляет менее одного на десять тысяч. «Эти сверхнизкие потери сопоставимы с современными телекоммуникационными устройствами», — говорит физик из Констанца Одед Зильберберг.
Зильберберг заинтересован в изучении именно таких топологических эффектов в поверхностных структурах и в том, как их можно использовать в приложениях. Он считает, что с помощью этого метода можно построить целые «дороги» для фононов. Зильберберг создал конкретный дизайн батута. Его коллеги из Копенгагенского университета и ETH Zurich затем воплотили идею в жизнь.
Но можно ли построить батут, на котором могли бы прыгать люди? «Я действительно думал об этом», — улыбается Зильберберг. «Это определённо был бы забавный эксперимент. Я предполагаю, что принцип сработает и с объектом большего масштаба». Однако никому не следует пробовать «человеческую версию» батута без шлема.
Предоставлено [Университетом Констанца](https://phys.org/partners/university-of-konstanz/)