隐形量子波实时打造变形超材料

声子是一种自然现象，可被视为离散的能量波包，它们在材料的构成单元——无论是原子、粒子还是3D打印的铰链——中传播，引起振动并传递能量。这是对包括热传导、声音传播乃至地震产生的地震波等不同情境下观察到的共性性质的一种量子力学描述。

某些人工和天然材料被设计用于引导声子沿特定路径传播，从而赋予特定的力学属性。两个现实案例包括：用于建筑结构中抵御地震波的工程材料，以及深海海绵进化出坚固却轻质的骨架结构，使其能承受深水环境的极端压力。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学与工程教授陈倩（Qian Chen）表示："利用我们实验室开发的液相电子显微镜技术，这项新研究首次实现了对纳米粒子自组装体（作为一种新型机械超材料）中声子动力学的观测。"

"这开辟了一个新的研究领域，纳米尺度构建单元——及其固有的光学、电磁和化学特性——可融入机械超材料，"毛教授（Mao）指出，"这将推动从机器人学、机械工程到信息技术等多个领域的新兴技术发展。"

"该研究同时证明了机器学习在推进复杂粒子系统研究方面的潜力，使我们能够观测受复杂动力学支配的自组装路径，"潘教授（Pan）强调，"它为通过机器学习与人工智能实现数据驱动的可重构胶体超材料逆向设计开辟了新途径。"

本研究获得了海军研究办公室、国家科学基金会、国防部竞争性研究刺激计划以及陆军研究办公室的资助。

陈倩同时任职于伊利诺伊大学的材料研究实验室、化学系、化学与生物分子工程系、卡尔·R·沃斯基因组生物学研究所和贝克曼先进科学技术研究所。