隐形量子波实时制造可重构超级材料

声子是一种自然现象，可视为离散的能量波包在材料基本结构（无论是原子、粒子还是3D打印铰链）中传播，引发结构振动并传递能量。这是对多种场景中常见特性的量子力学描述，涵盖热传导、声波传输乃至地震形成的地震波。

部分人工与天然材料经设计可使声子沿特定路径传播，从而赋予特定机械属性。现实中的两个例证包括：建筑结构中用于抵抗地震波的工程材料，以及深海海绵演化出的坚固轻质骨架——这种结构使其能承受深水环境的极端压力。

"我们在伊利诺伊大学实验室研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，这类体系作为一种新型机械超材料发挥作用，"伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学与工程教授钱晨（音译）表示。

"这开辟了全新的研究领域：可将纳米级结构单元及其固有光学、电磁与化学特性整合到机械超材料中，"毛（音译）指出，"这将推动从机器人技术、机械工程到信息技术等多个领域的新兴技术发展。"

"该工作同时证明了机器学习推动复杂粒子系统研究的潜力，使得观测受复杂动力学支配的自组装路径成为可能，"潘（音译）强调，"这为基于数据驱动的机器学习与人工智能实现可重构胶体超材料的逆向设计开辟了新途径。"

美国海军研究办公室、国家科学基金会、国防部竞争性研究激励计划及陆军研究办公室为本研究提供了支持。

钱晨（音译）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·沃伊斯基因组生物学研究所及贝克曼尖端科学技术研究所。