Phononics

The study of phonons – although a core discipline in the conventional condensed matter physics literature – is currently being viewed in a new light. Whether examined at the nanoscale, microscale or larger scales, the analysis and manipulation of phonons (aka phononics) is opening up a new technological frontier with a potential impact that could match that of electronics almost half a century ago. Indeed a rival field, photonics, is gathering similar momentum. Looking closely, phononics encompasses a range of interconnected disciplines, usually labeled in terms of the type of host “material” that provides the medium for phononic wave propagation. These include phononic crystals, phononic metamaterials, superlattices and periodic structures. The application domains that these phononic materials are impacting, with increasing promise, range from vibration isolation in MEMS components, through frequency sensing in RF communications, to nano-scale thermal transport control in semiconductors. With the recent advent of metamaterials, exotic applications are now added to the list such as acoustic cloaking and superlensing. The interaction of mechanical waves with their optical counterpart in a lattice, i.e. optomechanics, is opening up yet another barrage of opportunities especially in telecommunications.

The coming-of-age of these closely-related disciplines provides a converging point of historical significance for the science of phonons. In 2009, an International Workshop on Phononic Crystals took place in Nice, France and was attended by around 30 experts in the field from around the world. Building on this effort, a larger-in-scale international forum was established in 2011 and Phononics 2011 was inaugurated as a prime international conference for the field. Phononics 2013, the second in the bi-annual series, welcomed scientists and engineers from across the world and across all related disciplines. Phononics 2015 in Paris will be the third edition.

The conference scientific focus will be on six main themes underlying the various research tracks in the emerging field of phononics:

1. Phononic crystals
2. Acoustic metamaterials
3. Wave propagation in periodic structures
4. Nano-scale phonon transport and thermal metamaterials
5. Optomechanics and phonon coupling
6. Nanophononics

The technical program also includes student paper competitions for best oral and poster presentations.

French version/version française

Phononique

L'étude des phonons – qui fait partie du corpus de base de la physique de la matière condensée – est actuellement vue sous une lumière nouvelle. Qu'on l'examine à l'échelle nanoscopique, microscopique ou macroscopique, l'analyse et la manipulation des phonons (en d'autres termes, la phononique) ouvre un nouveau front scientifique et technologique dont l'impact potentiel se rapproche de celui de l'électronique il y a près d'un siècle. En parallèle, un domaine concurrent, la photonique, est en passe de prendre son envol. A y regarder de plus près, la phononique se nourrit d'un ensemble de disciplines connexes, habituellement dénommées en fonction du "matériau" hôte de la propagation des ondes "phononiques". Celles-ci incluent les cristaux phononiques ou soniques, les métamatériaux acoustiques, les super-réseaux et les structures périodiques. Les domaines d'applications que ces matériaux phononiques impactent, avec des promesses en progrès constant, s'étendent de l'isolation des vibrations, aux MEMS, au contrôle des fréquences dans les communications RF, jusqu'au transport thermique à l'échelle nanoscopique dans les semiconducteurs. Avec l'émergence récente des métamatériaux, des applications exotiques s'ajoutent maintenant à cette liste, des capes d'invisibilité aux super-lentilles. L'interaction des ondes mécaniques avec les ondes optiques dans les cavités et les réseaux ordonnés, ou optomécanique, ouvre un nouveau front d'opportunités, en particulier vers les télécommunications et les capteurs ultimes.

L'arrivée à maturité de ces disciplines proches crée un point de convergence d'importance historique pour la science des phonons. En 2009, un Workshop International sur les Cristaux Phononiques s'est tenu à Nice, en France, et a réuni pour la première fois environ 30 experts du domaine provenant du monde entier. S'appuyant sur cette impulsion, une conférence internationale d'envergure a été lancée en 2011. Phononics 2011 fut lancée comme la conférence internationale majeure du domaine. Phononics 2013, la seconde d'une série désormais biannuelle, accueillit des scientifiques et des ingénieurs du monde entier du domaine de la phononique. Phononics 2015 à Paris sera la troisième édition.

Le programme de la conférence s'articule autour de six thèmes principaux couvrant les directions de recherche actuelles dans le domaine émergent de la phononique :

1. Cristaux phononiques
2. Métamatériaux acoustiques
3. Propagation d'onde dans les structures périodiques
4. Transport phononique à l'échelle nanoscopique et métamatériaux thermiques
5. Optomécanique et couplages avec les phonons
6. Nanophononique

Le programme de la conférence inclut également des compétitions étudiantes pour les meilleures présentations orales et par affiche.