Fonon je količina energije koja se nalazi unutar vibracije. Oni su prisutni u svim objektima koji aktivno vibriraju, kao što su kristali kvarca. Jedan od načina razmatranja fonona je kao rezonantna čestica unutar vala. Baš kao što je “foton” kvantna čestica unutar svjetlosnog vala, fonon je čestica unutar zvučnog vala. Izraz “fonon” potječe od grčke riječi “telefon”, što znači “zvuk ili glas”.
Ruski fizičar Igor Tamm zaslužan je za prvi teoretiziranje koncepta fonona. Otkako je ovaj koncept uveden 1932. godine, te su veličine integrirane u granu fizike poznatu kao kvantna mehanika. Oni su dio novih i kontinuiranih istraživanja u fizici. Fonon se često klasificira kao “kvazičestica” ili “kolektivna ekscitacija”, što općenito znači da se može promatrati kao fenomen, ali ne i posebno ekstrahirati kao pojedinačni fizički objekt.
Fononi se ne ponašaju kao neovisne čestice, već su u interakciji s drugim fononima unutar objekta. Ova interakcija uzrokuje da skupine fonona formiraju lance ili rešetkaste strukture. Jedan fonon može prenijeti svoju energiju na sljedeći u lancu. Duga rešetka ili skupina njih može prenositi kontinuiranu energiju u obliku električne energije ili topline.
Mnogi termodinamički stručnjaci vide razumijevanje ponašanja fonona kao ključ za stvaranje vrlo učinkovitih vodljivih ili izolacijskih materijala. Visoka vodljivost važna je u području informatike i skladištenja energije, dok je ekstremna izolacija korisna za zaštitne materijale. Istraživanja se nastavljaju jer neki znanstvenici vjeruju da se korisni materijali mogu stvoriti kao rezultat proučavanja načina na koji fononi djeluju i međusobno djeluju.
Istraživači s Massachusetts Institute of Technology (MIT) stvorili su jedan takav materijal 2010. godine. Stručnjaci MIT-a kombinirali su nekoliko slojeva različitog kristalnog materijala u uzorak dizajniran da reflektira fonone. Tijekom eksperimenta, kristalni materijal uspješno je zaustavio pomicanje fonona i natjerao ih da se reflektiraju ili “odbiju” natrag u suprotnom smjeru.
Istraživanje fonona može dovesti do razvoja praktičnih razvoja u budućnosti. Neki primjeri izuma koji su mogući manipuliranjem fononima uključuju zaštitnu toplinsku zaštitu za svemirske brodove, vrhunsku izolaciju za hladna okruženja i kolektore energije za prijenosne uređaje. Uspješna manipulacija može dovesti do znanstvenih otkrića sličnih brzom rastu elektronike čvrstog stanja kao što su tranzistori tijekom druge polovice 20. stoljeća.