Fononas yra energijos kiekis, esantis vibracijoje. Jų yra visuose objektuose, kurie aktyviai vibruoja, pavyzdžiui, kvarco kristaluose. Vienas iš būdų laikyti fononą yra rezonuojanti dalelė bangoje. Kaip „fotonas“ yra kvantinė dalelė šviesos bangoje, fononas yra dalelė garso bangoje. Terminas „fononas“ yra kilęs iš graikų kalbos žodžio „phone“, kuris reiškia „garsas arba balsas“.
Rusų fizikui Igoriui Tammui priskiriamas pirmasis fononų sampratos teorijos autorius. Nuo tada, kai ši sąvoka buvo pristatyta 1932 m., šie dydžiai buvo integruoti į fizikos šaką, vadinamą kvantine mechanika. Jie yra naujų ir besitęsiančių fizikos tyrimų dalis. Fononas dažnai klasifikuojamas kaip „kvazidalelė“ arba „kolektyvinis sužadinimas“, o tai paprastai reiškia, kad jį galima stebėti kaip reiškinį, bet ne konkrečiai išgauti kaip individualų fizinį objektą.
Fononai nesielgia kaip nepriklausomos dalelės, o sąveikauja su kitais objekto fononais. Dėl šios sąveikos fononų grupės sudaro grandines arba gardelių struktūras. Vienas fononas gali perduoti savo energiją kitam grandinės fononui. Ilga gardelė arba jų grupė gali perduoti nuolatinę energiją elektros arba šilumos pavidalu.
Daugelis termodinamikos ekspertų laiko fononų veikimo supratimą kaip raktą kuriant labai efektyvias laidžias arba izoliacines medžiagas. Didelis laidumas yra svarbus informatikos ir energijos kaupimo srityse, o ypatinga izoliacija yra naudinga apsauginėms medžiagoms. Tyrimai tęsiami, nes kai kurie mokslininkai mano, kad ištyrus fononų veikimo ir sąveikos būdus, gali būti sukurtos naudingos medžiagos.
Masačusetso technologijos instituto (MIT) mokslininkai sukūrė vieną tokią medžiagą 2010 m. MIT ekspertai sujungė kelis skirtingos kristalinės medžiagos sluoksnius taip, kad atspindėtų fononus. Eksperimento metu kristalinė medžiaga sėkmingai sustabdė fononų judėjimą ir paskatino juos atspindėti arba „atšokti“ atgal priešinga kryptimi.
Fononų tyrimai gali paskatinti ateityje plėtoti praktinius pokyčius. Kai kurie išradimų, kuriuos galima atlikti manipuliuojant fononais, pavyzdžiai apima apsauginę šiluminę erdvėlaivių ekraną, puikią izoliaciją šaltai aplinkai ir nešiojamų prietaisų energijos surinkėjus. Sėkmingas manipuliavimas gali lemti mokslinius laimėjimus, panašius į spartų kietojo kūno elektronikos, pavyzdžiui, tranzistorių, augimą XX amžiaus antroje pusėje.