Centrum voor gebruikers van nanoschaalmaterialen van het Toyota Research Institute of North America, werken met de Nanophotonics Group van CNM, hebben vastgesteld dat bulk coherente akoestische trillingen zwaar worden gedempt door verstrooiing van radiaal uitgelijnde poriën met nanogrootte in hypersonische kristallen van dicht opeengepakt colloïdaal silica. Oppervlak akoestische modi worden veel minder beïnvloed, suggereert nieuwe manieren om thermisch transport te manipuleren via fonon-propagatiecontrole.

Hypersonische kristallen hebben periodieke structuren in het nanometerbereik en kunnen zowel zichtbaar licht (fotonen) als elastische golven (fononen) coherent verstrooien. waardoor ze een gelijktijdig fotonisch en fononisch kristal zijn. Dit werk biedt inzichten om beter te begrijpen hoe porositeit de akoesto-optische eigenschappen van de hypersonische kristallen zou beïnvloeden en om hun mogelijkheden voor oppervlaktegolfgeleidertoepassingen te benutten.

Het verval van de akoestische trillingen werd gevolgd door ultrasnelle pomp-sonde spectroscopie bij de CNM. Wanneer het fononische kristal begint te trillen na optische excitatie met een ultrasnelle puls, de trillingen moduleren de fonon-bandkloof en veranderen periodiek de zich voortplantende fonon-energie. Conventionele silica nanokristallen vertonen geen verbeterde dempende effecten. Er werden twee soorten coherente akoestische modi waargenomen, de propagerende bulkmodus en de gelokaliseerde oppervlaktemodus. Poreuze structuren vertoonden verschillende effecten op verschillende trillingsmodi. Hoewel de bulkmodus zwaar gedempt is vanwege de verstrooiing van de poriën van nanogrootte, de oppervlaktemodus wordt veel minder beïnvloed. Een motivatie voor dit werk was als een middel om thermisch transport te manipuleren / regelen via controle van fonon-voortplanting. Specifieker, wanneer het "fononische" kristal begint te trillen na optische excitatie met een ultrasnelle puls, de trillingen moduleren de fonon-bandkloof en veranderen periodiek de fonon-energie die zich in het kristal kan voortplanten (waarbij kristal =de zelf-geassembleerde nanodeeltjes).