Fonon je količina energije, ki jo najdemo v vibraciji. Ti so prisotni v vseh predmetih, ki aktivno vibrirajo, kot so kristali kremena. Eden od načinov za obravnavanje fonona je kot resonančni delec v valu. Tako kot je “foton” kvantni delec v svetlobnem valu, je fonon delec v zvočnem valu. Izraz “fonon” izhaja iz grške besede “telefon”, kar pomeni “zvok ali glas”.
Ruski fizik Igor Tamm je zaslužen za prvi teoretiziranje koncepta fononov. Odkar je bil ta koncept uveden leta 1932, so bile te količine vključene v vejo fizike, znano kot kvantna mehanika. So del nastajajočih in stalnih raziskav v fiziki. Fonon je pogosto razvrščen kot “kvazidelec” ali “kolektivno vzbujanje”, kar na splošno pomeni, da ga je mogoče opazovati kot pojav, vendar ne posebej izločiti kot posamezen fizični objekt.
Fononi se ne obnašajo kot neodvisni delci, temveč medsebojno delujejo z drugimi fononi znotraj predmeta. Ta interakcija povzroči, da skupine fononov tvorijo verige ali rešetkaste strukture. En fonon lahko prenese svojo energijo na naslednjega v verigi. Dolga rešetka ali skupina le-teh lahko prenaša neprekinjeno energijo v obliki električne energije ali toplote.
Mnogi termodinamični strokovnjaki vidijo razumevanje obnašanja fononov kot ključ za ustvarjanje zelo učinkovitih prevodnih ali izolacijskih materialov. Visoka prevodnost je pomembna na področju računalništva in shranjevanja energije, medtem ko je ekstremna izolacija uporabna za zaščitne materiale. Raziskave se nadaljujejo, saj nekateri znanstveniki verjamejo, da je mogoče uporabne materiale zgraditi kot rezultat preučevanja načina delovanja in interakcije fononov.
Raziskovalci na Tehnološkem inštitutu v Massachusettsu (MIT) so leta 2010 ustvarili en tak material. Strokovnjaki MIT so združili več plasti različnih kristalnih materialov v vzorec, zasnovan tako, da odseva fonone. Med poskusom je kristalni material uspešno ustavil gibanje fononov in povzročil, da se odbijejo ali “odbijejo” nazaj v nasprotni smeri.
Raziskave fononov lahko vodijo v razvoj praktičnega razvoja v prihodnosti. Nekateri primeri izumov, ki so možni z manipuliranjem s fononi, vključujejo zaščitno toplotno zaščito za vesoljske ladje, vrhunsko izolacijo za mrzla okolja in zbiralnike energije za prenosne naprave. Uspešna manipulacija lahko vodi do znanstvenih prebojev, podobnih hitri rasti polprevodniške elektronike, kot so tranzistorji v drugi polovici 20. stoletja.