无形的量子波实时锻造变形超材料

声子是一种自然现象，可被视为能量波的离散包，这些波在材料的构成单元（无论是原子、粒子还是3D打印铰链）中传播，引发其振动并传递能量。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、声音传播乃至地震形成的地震波。

部分人工与天然材料被设计用于引导声子沿特定路径运动，从而赋予材料特定机械属性。现实中的两个例证包括：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坚固轻量化骨架结构——这种结构使其能够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钱晨表示："本研究利用我们在伊利诺伊州实验室开发的液相电子显微镜技术，首次实现了对纳米粒子自组装体系中声子动力学的观测，这类自组装体系作为一种新型机械超材料发挥作用。"

"这开创了一个全新研究领域，可将纳米级构建模块——及其固有的光学、电磁与化学特性——整合到机械超材料中，"毛教授指出，"这将推动从机器人技术、机械工程到信息技术等多领域的新兴技术发展。"

"该工作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，"潘教授强调，"通过机器学习和人工智能，为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计划以及陆军研究办公室的资助。

钱晨教授同时任职于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·沃斯基因组生物学研究所和贝克曼先进科学技术研究所。