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フォノン(phonon, 音子、音響量子、音量子とも言う)は、振動を量子化したものである(主に結晶中での格子振動)。フォノンはボース粒子であり、ボース=アインシュタイン統計に従う。

フォノンひとつが、ある振動数を持つモードの単位をあらわし、振幅が大きくなるつまり振動が激しくなることはフォノンの数が増えることであらわされる。

フォノンの持つエネルギーは格子の熱振動のエネルギーである。

:$E=\backslash sum\_k\backslash hbar\backslash omega\_k(n+\backslash frac)$

$\backslash hbar$はプランク定数、ω_k は振動の周波数、n はフォノンの数である。和は波数kについてとる。

結晶格子のような周期構造中ではフォノンの振動数は制限され離散的になる。また量子力学の効果で電子の場合と同様にフォノンもバンド構造を作る(→フォノンバンド)。

◆ フォノンのソフト化

物質によっては温度を下げるとフォノン(格子振動)の振幅が小さくなっていき、ある転移温度以下でフォノンによる格子の変位が凍結した状態(→低温相への相転移)となることがある。これをフォノンのソフト化と言う。

厳密には、格子振動とフォノンは同義ではないが、同じような意味合いで使われることがある。

原子核表面の核子の振動を量子化したものもフォノンと言う。

◆ 関連項目

・フォノン状態密度

・DFPT法

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・フォノン page1