Generátor fononů. Kredit: McGill University.

Moderní komunikace je do značné míry založená na elektromagnetických vlnách, které mají své přednosti, ale také slabiny. V prostředích, jako jsou moře a oceány, jsou elektromagnetické vlny ztracené. Ale může se tam šířit zvuk. Právě zvuk může být užitečným nástrojem i leckde jinde, třeba v lidském těle.

Michael Hilke. Kredit: McGill University.

Vědci kanadské McGill University, které vedl Michael Hilke, vyvinuli nové zařízení, které dokáže při extrémně nízkých teplotách generovat kvazičástice fonony, vibrační kvanta v krystalové mřížce, představující šíření zvukových vln v pevné látce. Technologie by mohla vést k vytvoření fononových laserů, které by se mohly uplatnit v různých odvětvích, včetně komunikačních technologií a medicínské diagnostiky.

Zařízení funguje tak, že vede elektrický proud dvourozměrnou vrstvou krystalu. Elektrony se při tom pohybují v prostoru o průměru pouhých několika atomů. Když jsou elektrony tímto prostorem propasírovány s dostatečně velkou energií, uvolní energii v podobě vibrací, fononů, jejichž vlastnosti lze ovlivnit.

Logo. Kredit: McGill University.

Klíčovým prvkem nové technologie je zařízení extrémní chlazené na teploty zhruba mezi 10 milikelviny a 3,9 kelviny. V takových podmínkách se elektrony chovají disciplinovaněji a je možné pozorovat kvantové jevy, při nichž se hmotné objekty chovají spíše jako vlny. Dalším krokem je podle Hilkeho testování materiálů slibných pro generování fononů, jako je například grafen, které by mohly umožnit ještě vyšší rychlosti.

Tento výzkum by mohl otevřít dveře k novým komunikačním technologiím, citlivým senzorům nebo pokročilým biomedicínským aplikacím. To ale ukáže až čas. Fonony se totiž sice vyskytují existují všude, ale zkrotit je a donutit pracovat na povel je velmi obtížné.

Video: Localization and delocalization for strong disorder in one-dimensional continuous potentials

Literatura

McGill University 27. 4. 2026.

Physical Review Letters 136: 146302.