أغرب ترامبولين في العالم لا يرتد، بل يتأرجح من جانب إلى آخر، بل وينزلق حول الزوايا. لكن لا يمكن لأحد القفز عليه لأن ارتفاعه أقل من ملليمتر واحد.
قام الفيزيائيون بتطوير جهاز يشبه الترامبولين النانوي والذي يعمل بمثابة دليل موجي فونون متطور
تخيل ترامبولين صغير جدًا، يبلغ عرضه 0.2 ملم فقط، مع سطح أرق من أي شيء رأيته من قبل، ويبلغ سمكه حوالي 20 جزءًا من المليون من المليمتر فقط. إنها مملوءة بفتحات مثلثة مستديرة متباعدة بشكل متساوٍ، مما يمنحها تصميمًا مثقوبًا فريدًا. على الرغم من مظهره الرقيق، فإن هذا الترامبولين لا يمكن إيقافه تقريبًا. بمجرد أن يبدأ في التحرك، فإنه لا يفقد أي زخم تقريبًا ويمكنه الاستمرار في التأرجح لفترة طويلة.
لكنها لا ترتد لأعلى ولأسفل مثل الترامبولين العادي. وتتحرك مناطق مختلفة من سطحه في اتجاهات مختلفة، بما في ذلك الجوانب. وفي المركز، يوجد أيضًا "ترامبولين داخل الترامبولين"، وهي منطقة أصغر حيث تكون الحركة أكثر جنونًا. هنا، تتبع الحركة مسارًا مثلثيًا دقيقًا، مما يسمح للاهتزازات بالالتفاف حول الزوايا بشكل مثالي، وهو أمر نادر في الفيزياء.
إذن ما الفائدة من تصميم الترامبولين إذا لم يتمكن أحد من القفز عليه؟ وبطبيعة الحال، لم يتم تصميم هذا الهيكل للبشر. ويأمل القائمون على تطوير الترامبولين - وهم فيزيائيون من جامعة كونستانز، وجامعة كوبنهاغن، والمعهد التقني الفدرالي العالي بزيورخ - في استخدامه لإظهار طرق جديدة لنقل الفونون.
"الترامبولين" هو في الواقع دليل موجي للفونونات: وهو عبارة عن طبقة رقيقة للغاية تهتز مصنوعة من نيتريد السيليكون. يمكن القول بأن الفونونات هي "كمات صوتية"، وهي الحالات الأساسية المثارة التي تعتمد عليها اهتزازات الشبكة البلورية الصلبة. ويأمل الفيزيائيون في استخدام الترامبولين لتوضيح كيف يمكن توجيه الفونونات "حول الزوايا" مع فقدان القليل من الزخم من خلال الهياكل السطحية الفريدة القائمة على المبادئ الطوبولوجية الرياضية. يعد هذا أمرًا مهمًا في الدوائر مثل دوائر الرقائق الدقيقة حيث تحتاج الإشارات إلى التوجيه حول الحواف والمنحنيات.
وكانت النتائج مثيرة للإعجاب: فباستخدام الترامبولين، يمكن للفونونات أن تتحرك حول منعطفات حادة تبلغ 120 درجة دون فقدان الزخم تقريبًا. عدد الفونونات التي "ترتد" بدلًا من أن تنحني أقل من واحد في 10000. يقول عالم الفيزياء في كونستانز عوديد زيلبيربيرج: "هذه الخسارة المنخفضة للغاية يمكن مقارنتها بمعدات الاتصالات المعاصرة".
ويهتم زيلبربيرج بدراسة مثل هذه التأثيرات الطوبولوجية في الهياكل السطحية وتطبيقاتها. ويعتقد أنه مع هذا النهج، قد يكون من الممكن بناء "طرق" كاملة للفونونات. صمم Zilberberg الهيكل الدقيق للترامبولين. ثم قام زملاؤه من جامعة كوبنهاجن وETH زيورخ بوضع الفكرة موضع التنفيذ. ونشرت النتائج التي توصل إليها فريق البحث مؤخرا في مجلة نيتشر.
ولكن هل من الممكن بناء الترامبولين ليقفز عليه الناس؟ قال زيلبربيرج ضاحكًا: "لقد فكرت في الأمر بالفعل". "ستكون بالتأكيد تجربة مثيرة للاهتمام. وأتصور أن المبدأ سينطبق على الأجسام ذات الحجم الأكبر أيضًا." ومع ذلك، لا ينبغي لأحد أن يجرب الترامبولين "بالحجم الطبيعي" بدون خوذة.
تم تجميعها من / scitechdaily