隐形量子波实时锻造瞬态形变超材料

声子是一种自然现象，可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）中移动，引起振动并传递能量。这是对多种场景（包括热量传递、声音流动乃至地震形成的地震波）中观察到的共性所做的量子力学描述。

某些人造或天然材料的设计可使声子沿特定路径移动，从而赋予特定的机械属性。现实中的两个例子包括：建筑结构中用于抵抗地震波的抗震材料，以及深海海绵演化出的既坚固又轻质的骨架——这种骨架使其能承受深水环境的极端压力。

"我们在伊利诺伊大学开发的液相电子显微镜技术，使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，这些自组装体作为一种新型机械超材料，" 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学与工程教授钱晨（Qian Chen）表示。

"这开辟了一个新研究领域，可将纳米级构成单元及其固有的光学、电磁和化学特性融入机械超材料，"毛（Mao）指出，"从而推动机器人学、机械工程到信息技术等多个领域的新兴技术发展。"

"此项工作亦展现了机器学习推动复杂粒子系统研究的潜力，使我们能够观察到受复杂动力学支配的自组装路径，"潘（Pan）说，"这为利用机器学习和人工智能进行数据驱动的可重构胶体超材料逆向设计开辟了新途径。"

此项研究获得了海军研究办公室、国家科学基金会、国防部促进竞争性研究既定项目以及陆军研究办公室的资助。

钱晨还任职于该校的材料研究实验室、化学系、化学与生物分子工程系、卡尔·R·沃伊斯基因组生物学研究所和贝克曼先进科学技术研究所。