1. “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)

2. 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