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TOPological pHONonics In Crystalline materiALS

Description du projet

Étude de nouveaux quanta d’énergie vibratoire dans des matériaux réalistes

En vibrant, les atomes et les molécules génèrent de la chaleur qui peut être quantifiée sous forme de phonons, des unités ou quanta d’énergie mécanique vibratoire créés par des atomes oscillants dans un cristal, semblables à des particules de chaleur. Les phonons dans des états protégés particuliers, également appelés états topologiques, pourraient donner lieu à des phénomènes exotiques potentiellement applicables à la logique basée sur les phonons et aux technologies d’énergie renouvelable. Ces phonons spécifiques n’ont toutefois été étudiés jusqu’à présent que dans des matériaux cristallins artificiels. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet TOPHONICALS combine théorie et expérimentation pour atteindre ces états spécifiques dans des matériaux réalistes qui peuvent être utilisés pour concevoir de nouveaux dispositifs thermiques.

Objectif

Phonons are the quantized vibration of the crystal lattice that carry heat in insulators and semiconductors and thus the ability of manipulating them is central in many applications, ranging from thermal management, thermoelectricity and ,perhaps the most visionary of them, phonon-based logic and computing. Topological nontrivial phonons have been studied in artificial periodic structures, i.e. phononic crystals, and as intrinsic quantized collective excitations of atomic vibrations at terahertz frequency. The latter are of particular importance and can promote fundamental investigations and promising applications related to phonons, such as dissipationless phonon transport, quantized Hall effect, etc. The goal of this project is to investigate the intrinsic topological phononic states inside realistic crystalline solids and provide recipes for their experimental realization and engineering. The TOPological pHONonics In Crystalline materiALS (TOPHONICALS) project will deliver a framework aimed at designing and realizing nontrivial topological phonon states in realistic crystalline materials, exploring their use in applications related to renewable energy and information technology. Specifically, TOPHONICALS will focus on topological phononic states like quantum anomalous/spin/valley hall-like (Q(A/S/V)H-like) states and Weyl phonons with the purpose to achieve these states in the realistic materials, so that thermal devices such as dissipationless phonon waveguides, phonon diodes, negative refraction materials can be further designed and engineered. The challenge and novelty of TOPHONICALS is delivering a set of recipes to realize these devices not simply using theoretical models but realistic materials. This approach would allow us to imagine a low power phononic circuits, highly efficient phonon valley filters and an ideal phonon diode, as the topological phononic states are promising one-way boundary states immune to scattering.

Coordinateur

AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
Contribution nette de l'UE
€ 160 932,48
Adresse
CALLE SERRANO 117
28006 Madrid
Espagne

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Région
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 160 932,48