تصویرگیری با فونون

انتقال گرما در بلورها در دمای هلیوم مایع برخی پدیده‌های جالب ارائه می‌دهد که در دماهای معمولی مشاهده نمی‌شود. فونون‌ها که حاملان عمدۀ گرما در جامدهای غیرفلزی هستند (در دماهای به قدر کافی پایین)، قادرند مسافت‌های ماکروسکوپیک را بدون پراکنده شدن بپیمایند. در چنین شرایطی گرما به شکل پخش معمولی جاری نمی‌شود، بلکه به شکل پرتابه‌ای انتشار می‌یابد. از این‌رو مشاهده می‌شود که تپ‌های گرمایی از محیط با سرعت صوت و با تغییر شکل اندک عبور می‌کنند.
از این خاصیت پرتابه‌ای اخیراً در یک رشته آزمایش‌های جالب تصویرگیری با فونون برای نمایش خصلت پیچیدۀ انتشار فونون در بلورها استفاده شده است (ولف و دیگر ، ایشل و دیگر ).
در یک ره‌یافت، از تابه‌سنج نیمه رسانایی کوچکی که در نقطه‌ای ثابت بر یکی از رخ‌های بلور قرار می‌گیرد به عنوان آشکارساز فونون استفاده می‌شود. در رخ مقابل تپ‌های گرمایی به وسیلۀ نور لیزر (ولف و دیگر ) یا پرتو الکترونی (ایشل و دیگر ) کانونی شده که سطح این رخ را می‌روبد، ایجاد می‌شود. تصاویر دو بعدی حاصل‌ ـ که در مورد یاقوت کبود (〖Al〗_2 O_3) در شکل نشان داده شده است‌ ـ اطلاعات ساختاری فوق‌العاده‌ای به دست می‌دهد. از این قبیل نقش‌های پیچیده حتی برای بلورهایی نظیر الماس، که در آن سرعت صوت نسبتاً همگن است اتفاق می‌افتد. در این ساختار تیزترین شکل‌ها را سطوح سوزان می‌نامند (هنزل و دیگر 1979). منشأ این پدیده ‌ـ که به کانونی کردن فونون مشهور است ‌ـ صرفاً ناهمسان‌گردی الاستیک بلور است که سبب می‌شود بردارهای پرتو برای فونون‌های مختلف هم‌فرود باشند (تایلور و دیگر 1971). بسیاری از نقش‌هایی که در تصاویر فونون اتفاق می‌افتند، نظیر «تا»، تیزه و منحنی‌های هذلولی شکل که در شکل ظاهر می‌شوند در سطوح سوزان دستگاه‌های نوری و پرتوهای الکترونی نیز مشاهده می‌شوند. اخیراً برخی شکل‌های تیز ولی ناتکین مشاهده شده است که به سطوح بلور، جایی که فونون‌ها تولید و آشکار می‌شوند، اختصاص دارد (کوکس و دیگر). این مطالب سرنخ‌های مهمی برای مسائل دیرپای پراکندگی فونون از مرز به دست می‌دهد.
در سطح گسترده‌تر، اندیشه‌های حاصل از بررسی‌های تصویرگیری با فونون به تشریح شکل ابرهای قطرۀ حفره ‌ـ الکترون در ژرمانیوم کمک کرده است (ولف 1982)، و برای مثال در مطالعۀ برهم‌کنش‌های فونون ‌ـ دررفتگی (نورتروپ دیگر ) و محدودیت فونون در نقاط گرم مورد استفاده قرار گرفته است (هُنزل و دیگر 1979). این بخش هنوز دوران طفولیت خود را می‌گذراند، و می‌توان منتظر دوران توسعۀ ثمربخش و انواع کاربردهای دیگر آن بود.