隐形量子波实时锻造形态转换超材料

声子是一种自然现象，可以被视为离散的能量波包，它们在材料的基本结构中传播，无论是原子、粒子还是3D打印的铰链，导致它们振动并传递能量。这是对各种情境中观察到的常见特性的量子力学描述，包括热传递、声音流动甚至地震形成的地震波。

一些材料，无论是人工的还是自然的，旨在引导声子沿特定路径移动，赋予特定的机械属性。两个现实生活中的例子包括用于结构中抵抗地震期间地震波的材料，以及深海海绵的坚固而轻量骨骼的演化，这些骨骼使它们能够承受深水环境的极端压力。

"使用我们在伊利诺伊州实验室开发的液相电子显微镜技术，这项新研究标志着我们首次能够观察纳米粒子自组装中的声子动力学，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陈说。

"这开辟了一个新的研究领域，其中纳米尺度构建块——连同其固有的光学、电磁和化学特性——可以被整合到机械超材料中，"毛说，"从而使从机器人和机械工程到信息技术的多个领域中的新兴技术成为可能。"

"这项工作也展示了机器学习在推进复杂粒子系统研究方面的潜力，使我们能够观察由复杂动力学支配的自组装途径，"潘说。"它开辟了使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的新途径。"

海军研究办公室、国家科学基金会、国防部刺激竞争研究既定计划以及陆军研究办公室支持了这项研究。

陈还隶属于材料研究实验室、化学、化学与生物分子工程、卡尔·R·乌斯基因组生物学研究所以及伊利诺伊大学的贝克曼先进科学技术研究所。