“Los fonones son la descripción de un tipo

especial de vibración en el arreglo de algún

material en el cual se propaga una

perturbación”1. Un fonón es un paquete de

energía vibracional, se dice que los mismos

principios básicos que se utilizan para

entender el transporte de energía pueden ser

utilizados para entender sobre los fonones. A

su vez, el transporte de fonones puede ser

estudiado mediante el transporte de fotones y

electrones.

Los fonones son considerados cuasipartículas ya que no pueden existir por sí mismos, se

dan por medio de una manifestación colectiva de la materia. Estas cuasipartículas han ayudado a

describir propiedades de materiales sólidos y líquidos, porque pueden interactuar con los

electrones (una colisión de dos partículas). El calor es una vibración de atomos, por lo tanto los

fonones se pueden separar en los que producen sonido (los de baja frecuencia) y los que producen

calor (alta frecuencia). 

Ley de Fourier en Fonones

La temperatura no puede ser definida en nanopartículas. Cuando se encuentran dos

temperaturas distintas, los fonones interactúan con ellas y así se puede definir una temperatura

equivalente. En la ley de Fourier se habla de la difusión, que puede explicar el origen de los

fonones que determina su densidad de energía espectral, donde el transporte de calor no es tan

importante. 

Para el caso del transporte total de

difusión y el transporte total balístico,

depende del flujo de la trayectoria de los

fonones, la cual matemáticamente se puede

obtener mediante la ecuación de transporte

de Boltzmann.

La falla de la ley de Fourier está

dada en la conductividad térmica de

nanoestructuras.

1 (Avilés)

Transferencia de calor en nanoestructuras

“La vía térmica a partir de una nanopartícula caliente a temperatura ambiente depende del

acoplamiento del espectro de fonones de nanopartículas con el medio circundante y depende de la

relación entre el diámetro de las nanopartículas y el fonón en el medio libre que los rodea”.

Implicaciones Tecnológicas

Algunos ejemplos de la tecnología donde se puede

implementar el estudio de los fonones es en el diseño de celulares,

celdas solares, microprocesadores, etc. En la tecnología es

fundamental la disipación de calor, por lo tanto es importante en

nanoestructuras la disipación de calor para el desarrollo de la

nanotecnología. Los fonones reducen la temperatura de una región

caliente a una fría. Otra posibilidad es el utilizar los efectos a nanoescala en materiales

heterogéneos para el diseño de una baja conductividad térmica.

Fuentes de Información

Avilés, G. M. (s.f.). Fonones: Cuasipartículas de calor y sonido. Recuperado el 24 de Abril de 2014,

de http://www.cienciorama.ccadet.unam.mx/articulos_extensos/283_extenso.pdf

Calderón, E., Villareal, M. A., Fernandez, B., Salas, M., Pérez, J., & Nieves, L. (Diciembre de 2013).

Propiedades ópticas del sistema semiconductor Cu2(1-x)Ag2xGeSe3. Recuperado el 24 de

Abril de 2014, de http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0255-

69522013000200012&script=sci_arttext

Latino-Americana, U. F. (s.f.). Transferencia de Calor en Sistemas Nanoestructurados. Recuperado

el 25 de Abril de 2014, de http://unila.edu.br/sites/default/files/files/Jorge%20Ramon

%20Galeano%20Cabral.pdf

Nave, M. O. (s.f.). HyperPhysics. Recuperado el 24 de Abril de 2014, de http://hyperphysics.phy-

astr.gsu.edu/hbasees/solids/phonon.html