Təsəvvür edin ki, siz gitara ifa edirsiniz – simin hər bir qopması titrəyən və digər dalğalarla qarşılıqlı əlaqədə olan səs dalğası yaradır. İndi bu fikri kiçik bir molekula endirin və səs dalğaları əvəzinə istilik daşıyan vibrasiyaları təsvir edin.

CU Boulder-in Pol M. Rady adına Maşın Mühəndisliyi Departamentində mühəndislər və materialşünaslar qrupu bu yaxınlarda kəşf etdi ki, başqa cür fononlar kimi tanınan bu kiçik termal titrəyişlər, bir molekulun bir-birinə necə “zəngləndiyindən” asılı olaraq, musiqi notları kimi bir-birinə müdaxilə edə bilər – bir-birini gücləndirə və ya ləğv edə bilər.

Tədqiqat Nature Materials jurnalında dərc olunub .

Fonon müdaxiləsi heç vaxt molekulyar miqyasda otaq temperaturunda ölçülməyən və ya müşahidə olunmayan bir şeydir. Lakin bu qrup bu kiçik, vibrasiya sirlərini nümayiş etdirmək gücünə malik olan yeni bir texnika inkişaf etdirdi.

Tədqiqata köməkçi professor Longji Cui və Cui Tədqiqat Qrupunun komandası rəhbərlik edirdi. Onların işi İspaniyadan (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, Universidad Autónoma de Madrid), İtaliyadan (Istituto di Chimica dei Composti Organometallici) və CU Boulder Kimya Departamentindən olan tədqiqatçılarla əməkdaşlıqdan ibarət idi.

Qrup deyir ki, onların tapıntıları dünya üzrə tədqiqatçılara bütün izolyasiya materiallarında üstünlük təşkil edən enerji daşıyıcıları olan fononların fiziki davranışlarını daha yaxşı başa düşməyə kömək edəcək. Onlar inanırlar ki, bir gün bu kəşf gələcək elektronika və materiallarda istilik yayılmasının necə idarə olunduğunu dəyişdirə bilər.

Material Elmləri və Mühəndislik Proqramı və Kvant Materialları üzrə Təcrübələr Mərkəzi ilə əlaqəli olan Cui, “Müdaxilə fundamental bir fenomendir” dedi. “Əgər ən kiçik səviyyədə istilik axınının müdaxiləsini anlamaq qabiliyyətiniz varsa, əvvəllər heç vaxt mümkün olmayan cihazlar yarada bilərsiniz.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1746697906&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-tiny-thermal-sensor-molecules-mute.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNS4wLjcwNDkuMTE2Il0sWyJOb3QtQS5CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTYiXV0sMF0.&dt=1746697906173&bpp=1&bdt=157&idt=116&shv=r20250506&mjsv=m202505050101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697613%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697613%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746697613%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3600378785866&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2060&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95358862%2C95358864%2C95354562%2C95359240%2C95359476&oid=2&pvsid=7284136043247453&tmod=630379555&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7Co%7CpeEbr%7C&abl=NS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=124

Dünyanın ən güclü qulaq dəsti

Cui deyir ki, molekulyar fononika və ya bir molekulda fononların öyrənilməsi, ilk növbədə nəzəri müzakirə kimi kifayət qədər uzun müddətdir. Amma bu molekulyar melodiyaları və vibrasiyaları birinci əldən “dinləmək” üçün kifayət qədər güclü qulaqlara ehtiyacınız var və bu texnologiya sadəcə olaraq mövcud olmayıb.

Yəni, Cui və komandası içəri girənə qədər.

Qrup qum dənəsindən və ya hətta yonqar parçacığından daha kiçik bir istilik sensoru dizayn etdi. Bu kiçik zond xüsusidir: o, molekulu tutmağa və fonon vibrasiyasını mümkün olan ən kiçik səviyyədə ölçməyə imkan verən rekord qıran rezolyusiyaya malikdir .

Bu xüsusi hazırlanmış miniatür istilik sensorlarından istifadə edərək, komanda tək molekulyar qovşaqlardan keçən istilik axınını tədqiq etdi və müəyyən molekulyar yolların dağıdıcı müdaxiləyə – istilik axını azaltmaq üçün fonon vibrasiyalarının toqquşmasına səbəb ola biləcəyini tapdı.

Sai Yelishala, fəlsəfə doktoru. Cui laboratoriyasındakı tələbə və tədqiqatın aparıcı müəllifi, yeni skan edən termal zonddan istifadə edərək bu araşdırmanın otaq temperaturunda dağıdıcı fonon müdaxiləsinin ilk müşahidəsini təmsil etdiyini söylədi.

Başqa sözlə, komanda bütün materialların doğulduğu miqyasda istilik axını idarə etmək qabiliyyətini açıb: molekul.

“Deyək ki, okeanda bir-birinə doğru hərəkət edən iki su dalğanız var. Dalğalar sonda bir-birinə çırpılaraq, aralarında narahatlıq yaradacaq”, – Yelişala deyib. “Buna dağıdıcı müdaxilə deyilir və biz bu təcrübədə müşahidə etdik. Bu fenomeni başa düşmək bizə istilik daşınmasını boğmağa və materialların son dərəcə kiçik və görünməmiş miqyasda performansını artırmağa kömək edə bilər.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Kiçik molekullar, böyük potensial

Heç vaxt görülməmiş fonon davranışını ölçmək və sənədləşdirmək üçün dünyanın ən güclü qulaq dəstini hazırlamaq bir şeydir. Bəs bu kiçik vibrasiyalar nəyə qadirdir?

“Bu, molekulyar fononika üçün yalnız başlanğıcdır” dedi Yelishala. “Yeni dövrün materialları və elektronikası istilik yayılması ilə bağlı narahatlıqların uzun bir siyahısına malikdir. Tədqiqatlarımız molekullarda kimya, fiziki davranış və istilik idarəçiliyini öyrənməyə kömək edəcək ki, bu narahatlıqları həll edə bilək.”

Nümunə olaraq polimer kimi üzvi material götürün. Onun aşağı istilik keçiriciliyi və temperatur dəyişikliklərinə həssaslığı çox vaxt həddindən artıq istiləşmə və deqradasiya kimi böyük risklər yaradır.

Bəlkə bir gün fonon müdaxiləsi tədqiqatlarının köməyi ilə alimlər və mühəndislər yeni molekulyar dizayn hazırlaya bilərlər. Polimeri metal kimi materiala çevirən, istilik daşınmasını artırmaq üçün konstruktiv fonon vibrasiyalarından istifadə edə bilən.

Texnika hətta termoelektrik kimi sahələrdə böyük rol oynaya bilər, əks halda elektrik enerjisi yaratmaq üçün istilik istifadəsi kimi tanınır. Bu intizamda istilik axınının azaldılması və istilik nəqlinin qarşısının alınması termoelektrik cihazların səmərəliliyini artıra və təmiz enerji istifadəsinə yol aça bilər.

Qrup deyir ki, bu araşdırma onlar üçün də aysberqin görünən hissəsidir. Onların növbəti layihələri və CU Boulder kimyaçıları ilə əməkdaşlıqları bu fenomeni genişləndirəcək və molekulyar miqyasda digər fononik xüsusiyyətləri araşdırmaq üçün bu yeni texnikadan istifadə edəcək.

“Fononlar demək olar ki, bütün materiallarda gəzir” dedi Yelishala. “Buna görə də biz ultra həssas zondlarımızdan istifadə edərək istənilən təbii və süni materiallarda mümkün olan ən kiçik səviyyədə irəliləyişlərə rəhbərlik edə bilərik.”

Daha çox məlumat: Sai C. Yelishala et al, Tək molekullu birləşmələrdə fonon müdaxiləsi, Təbiət Materialları (2025). DOI: 10.1038/s41563-025-02195-w

Jurnal məlumatı: Təbiət Materialları 

Boulderdəki Kolorado Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir