网站 Banner

        研究人员现在可以观察自然界中很少存在的具有不寻常特性的纳米材料自组装中的声子动力学和波传播。 这一进步将使研究人员能够将所需的机械性能整合到可重新配置、可溶液加工的超材料中，这些超材料具有广泛的应用——从减震到在高功率计算机应用中引导声能和光能的设备。

         声子是自然现象，可以是被认为是离散的能量波包，它们穿过材料的构建块，无论是原子、粒子还是 3D 打印的铰链，使它们振动并传递能量。 这是对在各种环境中观察到的常见特性的量子力学描述，包括热量传递、声音流动，甚至地震形成的地震波。

         一些人工和天然材料旨在沿特定路径移动声子，从而赋予特定的机械属性。 这方面的两个真实例子包括用于结构以抵抗地震期间地震波的材料，以及深海海绵坚固而轻便的骨骼的演变，这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到纳米粒子中的声子动力学自组装，作为一种新型的机械超材料，“伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign）材料科学与工程教授陈倩（Qian Chen）说。

         “这开辟了一个新的研究领域，纳米级构建块 - 以及它们固有的光学、电磁和化学特性 - 可以被整合到机械超材料中，”毛说，“使从机器人和机械工程到多个领域的新兴技术成为可能信息技术。

         Pan 说：“这项工作还展示了机器学习在推进复杂粒子系统研究方面的潜力，从而有可能观察受复杂动力学支配的自组装路径。 “它为使用机器学习和人工智能对可重构胶体超材料进行数据驱动的逆向设计开辟了新的途径。”

         海军研究办公室、美国国家科学基金会、国防部建立的计划刺激竞争性研究 （Inspire Competitive Research） 和陆军研究办公室 （Army Research Office） 支持这项研究。

         Chen 还隶属于材料研究实验室、化学、化学和生物分子工程 Carl R。 美国 Woese 基因组生物学研究所和贝克曼高级科学技术研究所。 一世。