不可见量子波实时锻造形态转换超材料

声子是一种自然现象，可被视为能量波的离散包，这些波在材料的基本构成单元（无论是原子、粒子还是3D打印铰链）中传播，引发振动并传递能量。这是对多种场景中常见特性的量子力学描述，包括热量传递、声音传导乃至地震形成的地震波。

某些人工和天然材料被设计成能使声子沿特定路径传播，从而赋予特定机械属性。两个现实案例包括：建筑结构中用于抵御地震波的抗震材料，以及深海海绵演化出的坚固轻量化骨架——这种结构使其能承受深水环境的极端压力。

"通过我们在伊利诺伊大学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系中声子动力学的观测，这类体系可视为新型机械超材料，"伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学与工程教授钱晨（音）表示。

"这开拓了全新研究领域：可将纳米级结构单元——及其固有的光学、电磁与化学特性——整合进机械超材料，"毛（音）教授指出，"这将推动机器人、机械工程乃至信息技术等多领域的新兴技术发展。"

"该研究同时印证了机器学习在推进复杂粒子系统研究方面的潜力，使我们能观测受复杂动力学支配的自组装路径，"潘（音）教授强调，"这为利用机器学习与人工智能实现可重构胶体超材料的数据驱动逆向设计开辟了新途径。"

本研究获得海军研究办公室、国家科学基金会、国防部既有项目（DEPSCoR）及陆军研究办公室的资助支持。

钱晨教授同时在伊利诺伊大学材料研究实验室、化学系、化学与生物分子工程系、卡尔·R·乌斯基因组生物学研究所及贝克曼先进科学技术研究所担任职务。