p Mudança de refletividade relativa medida (R / R0) para nanocristais de sílica sólidos compactados (vermelho) e nanoporosos (azul). A modulação clara da refletividade é aparente para ambos, mas com maior amortecimento para o último. As vibrações coerentes são produzidas seguindo uma excitação de pulso ultrarrápida dentro das estruturas da rede.
p Usuários do Center for Nanoscale Materials do Toyota Research Institute da América do Norte, trabalhando com o Nanophotonics Group da CNM, determinaram que as vibrações acústicas coerentes em massa são fortemente amortecidas pelo espalhamento de poros nanométricos alinhados radialmente dentro de cristais hipersônicos de sílica coloidal compactada. Os modos acústicos de superfície são muito menos influenciados, sugerindo novas maneiras de manipular o transporte térmico via controle de propagação de fônons. p Os cristais hipersônicos têm estruturas periódicas na faixa nanométrica e podem espalhar de forma coerente tanto a luz visível (fótons) quanto as ondas elásticas (fônons), tornando-os um cristal fotônico e fonônico simultâneos. Este trabalho fornece insights sobre como entender melhor como a porosidade afetaria as propriedades acústico-ópticas dos cristais hipersônicos e para explorar suas possibilidades para aplicações de guias de ondas de superfície.
p A decadência das vibrações acústicas foi monitorada por espectroscopia de bomba-sonda ultrarrápida no CNM. Quando o cristal fonônico começa a vibrar seguindo a excitação óptica com um pulso ultrarrápido, as vibrações modulam a lacuna da banda do fônon e alteram periodicamente a energia de propagação do fônon. Os nanocristais de sílica convencionais não apresentam efeitos de amortecimento aprimorados. Dois tipos de modos acústicos coerentes foram observados, o modo de propagação em massa e o modo de superfície localizada. Estruturas porosas demonstraram diferentes efeitos em diferentes modos de vibração. Embora o modo em massa seja fortemente amortecido devido à dispersão dos poros nanométricos, o modo de superfície é muito menos influenciado. Uma motivação para este trabalho foi como um meio de manipular / controlar o transporte térmico através do controle da propagação de fônons. Mais especificamente, quando o cristal "fonônico" começa a vibrar seguindo a excitação óptica com um pulso ultrarrápido, as vibrações modulam a lacuna da banda do fônon e alteram periodicamente a energia do fônon que pode se propagar no cristal (onde cristal =nanopartículas automontadas).
p Imagem TEM de poros nanométricos agrupados dentro de um cristal hipersônico coloidal poroso
