Простая пила и квантовые резонаторы

Пронзительный звук согнутой пилы всегда был частью народной музыки. Игра на своеобразном музыкальном инструменте получила вторую жизнь с развитием социальных сетей, а также в квантовой физике.

Поющая пила дарит людям не только непередаваемую мелодию, но может стать моделью для высококачественных резонаторов. Свойства изгибаемого листа помогут созданию длительных колебаний для сенсорики, наноэлектроники, фотоники.

Пила демонстрирует поразительный эффект. J-образная пила создает глухой звук, который быстро рассеивается. S-образная пила вибрирует на очень небольшой площади, испуская высокий продолжительный звук. Физики такую форму называют вибрационной модой, то есть областью резонанса без потери энергии по краям. Конкретная форма буквы S значения не имеет: звук будет прекрасен, изменится только его высота.

Аналогия этой особенности пилы найдена среди топологических изоляторов, связанных с квантовыми системами. Они проводят электричество только по краю, а не по всей поверхности, как бы их ни разрезали. Эксперименты показали, что такая экзотическая проводимость свойственна не только стали, но и стеклу, графену. Удалось создать математическую модель, позволяющую настраивать резонатор на узкие специфические частоты.

Добившись успеха, ученые надеются приступить к изучению локализованных мод с двойной кривизной, например, колоколов.

Источник: phys.org