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Phonon Interference in nanostructures

English title Phonon Interference in nanostructures
Applicant Zardo Ilaria
Number 184942
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Departement Physik Universität Basel
Institution of higher education University of Basel - BS
Main discipline Condensed Matter Physics
Start/End 01.04.2019 - 31.03.2023
Approved amount 599'529.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Condensed Matter Physics
Material Sciences

Keywords (5)

phonons; inelastic light scattering; thermal conductivity; thermal transport ; nanowires

Lay Summary (Italian)

Lead
I fononi sono quasi-particelle che descrivono le vibrazioni atomiche all’interno di un reticolo. In particolare sono responsabili del trasporto di suono e calore nei materiali. La capacità di controllare le proprietà termiche di un materiale è particolarmente importante per la gestione del calore in dispositivi elettronici e optoelettronici. Inoltre, essendo delle quasi-particelle come elettroni e fotoni, anche i fononi sono soggetti al dualismo onda-particella che, per esempio, permette di osservare fenomeni di interferenza tra fononi sotto opportune condizioni.
Lay summary

Soggetto e obiettivo
Il nostro obiettivo principale è il raggiungimento di una maggiore comprensione e capacità di controllo delle proprietà dei fononi in materiali nanostrutturati. Più precisamente esploreremo il trasporto dei fononi e realizzeremo esperimenti di interferenza tra fononi in nanofili semiconduttori. I nanofili sono strutture quasi unidimensionali la cui sezione ha dimensioni nanometriche, mentre la lunghezza può raggiungere diverse decine di micrometri. Gli studi saranno condotti su nanofili composti da diversi materiali o nanofili con ramificazioni e saranno eseguiti combinando tecniche spettroscopiche ed esperimenti di trasporto. 

Contesto socio-scientifico
La ricerca proposta permetterà una comprensione maggiore della fisica dei fononi e quindi una maggiore capacità di controllo e progettazione delle proprietà termiche delle nanostrutture. Questo è in ingrediente fondamentale per la gestione del riscaldamento dei dispositivi elettronici. Inoltre, al fine di realizzare gli esperimenti proposti, verranno sviluppate nuove tecniche sperimentali di interesse per la comunità scientifica.

Direct link to Lay Summary Last update: 06.04.2019

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
189924 Hydronics 01.06.2020 Sinergia
165784 Nanophononics: Phonon transport and interference in nanostructures 01.04.2016 Project funding (Div. I-III)
170741 Time resolved and stimulated Raman spectroscopy 01.12.2016 R'EQUIP

Abstract

The objective of this proposal is the realization of interference experiments with phonons, reaching the same level of complexity that can be achieved with electrons and photons. The investigation of phonon interference and different phonon transport regimes is of fundamental interest and is crucial for the manipulation of phonons. Therefore, we aim at exploring:* Phonon interference in nanowire superlattices (Project A)* Phonon transport in nanowire junctions (Project B)We propose to use nanowires as the platform for investigating and designing the phonon interference effects because they offer unique possibilities in terms of heterostructuring (i.e. combining materials that cannot be joined in 2D because of lattice mismatch and realizing crystal phase superlattices) and they enable the growth of high quality nanowire junctions or networks.Phonon interference will be probed by means of inelastic light scattering and thermal transport experiments on nanowire superlattices and nanowire junctions. The complexity and diversity of the envisioned experiments, which are key for the success of the proposed research project, requires the broad experimental spectrum and technological expertise acquired by the applicant and available in the Nanophononics Group.This project will strengthen the understanding of the physics of phonons. Furthermore, since phonons are responsible of heat transport, this project will also have an impact on thermal management at the nanoscale.
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