Year: 2022

本篇研究来自南京航空航天大学李茁课题组。本文基于氧化铟锡（ITO）材料设计了一款超薄、宽带、极化和角度不敏感的光学透明超材料吸波器（OTMMA），并将其应用到太阳能电池板在微波频段的隐身设计中。本工作为未来卫星的隐身设计提供了一种新途径。 文章介绍 Ultrathin optically transparent metamaterial absorber for broadband microwave invisibility of solar panels Shuying Li（李姝颖）, Liangliang Liu（刘亮亮）, Yuying Jiang（姜玉莹）, Chunzi Tang（汤淳紫）, Changqing Gu（顾长青） and Zhuo Li（李茁）   通讯作者： 刘亮亮，南京航空航天大学电子信息工程学院 顾长青，南京航空航天大学电子信息工程学院 李茁，南京航空航天大学电子信息工程学院   基于光学透明材料氧化铟锡（ITO），我们设计了一种新型多层光学透明超材料吸波器（OTMMA），并应用于卫星太阳能电池板的微波隐身中。研究结果表明： 1．在7.82~17.15 GHz的带宽范围内可实现90%以上的吸波率，几乎覆盖整个X和Ku波段，实现了λL/17的低剖面（λL表示最大工作波长）。 2．当入射角不大于50°时，该OTMMA对TE极化波的吸波率达到75%以上, 在入射角不大于75°的情况下，该OTMMA对TM极化波的吸波率达到80%以上。 3．测试结果表明，覆盖OTMMA的太阳能电池板可以正常工作，同时实现了太阳能电池板在X和Ku波段的良好隐身性能。 本论文设计的OTMMA兼具超低剖面、宽带宽、极化和角度不敏感特性，为卫星的隐身设计提供了新途径。 图1  覆盖在太阳能电池板上的OTMMA示意图。   图2  OTMMA的S参数和吸波率（a）垂直入射，斜入射（b）TE极化（c）TM极化。   图3（a）太阳能电池板测量电压和电流的实验装置图（b）覆盖OTMMA样品前后太阳能电池板的电流和功率对比。   研究背景： 太阳能电池板通过吸收太阳光将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能，是卫星上不可或缺的能源器件。然而其类金属的强背向电磁散射特性使卫星的安全性和生存能力受到严重威胁。因此，近年来太阳能电池板的微波隐身设计引起了人们的极大关注。常规方法是通过涂覆微波吸收材料来实现其微波隐身，但传统的涂覆型吸收材料无法保证太阳能电池板工作时的高效光学透过率。光学透明超材料吸收器（OTMMA）的出现，为太阳能电池板的微波隐身设计开辟了一条新途径。得益于氧化铟锡（ITO）光学透明薄膜，OTMMA相关理论和技术得到了迅速发展。然而，设计一个兼具低剖面、宽带宽、极化和角度不敏感的OTMMA，同时能保证其应用在太阳能电池板时的良好工作效率和微波隐身性，仍然是一个挑战。 作者介绍 李茁  教授 南京航空航天大学 李茁，南京航空航天大学电子信息工程学院副院长，教授/博导，中国电子学会高级会员，中国电子学会天线分会委员，中国电子学会电磁兼容分会委员，江苏省通信工程高级专业技术资格评审评委会委员，江苏省中以产业园青年博士创新计划成员，IEEE会员，Journal of Physics D: Applied Physics咨询委员会委员，Electronics编辑，Frontiers...

《物理世界》（Physics World）评选的物理学2022年度突破颁给了美国国家航空航天局（NASA）和美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室领导的团队，他们通过成功改变小行星的轨道首次展示了“动能撞击”。 击中目标:DART击中Dimorphos前的画面。(图片来源:NASA/美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室) 双小行星重定向测试（DART）飞船于2021年11月发射，是有史以来首次执行调查小行星动力学影响的任务。它的目标是一个双星近地小行星系统，由一个直径为160米的小行星Dimorphos组成，它围绕着一颗更大的780米直径的小行星Didymos运行。 经过1100万公里的小行星系统之旅后，DART在9月以大约6公里/秒的速度成功撞击了Dimorphos。几天后，NASA证实DART成功地将Dimorphos的轨道改变了32分钟——将轨道从11小时55分钟缩短到11小时23分钟。 这一变化比NASA定义的最小成功轨道周期变化的73秒大25倍。结果还将用于评估如何最好地应用动能冲击技术来保卫人类的星球。 除此之外，《物理世界》还评选出了其他9项成果，共同作为2022年的物理学10大年度突破。 评选标准 这10项突破是由《物理世界》的编辑团队从今年发表在网站上的数百项物理学领域的最新研究中筛选出来的，除了必须在2022年被《物理世界》网站报导过之外，入选候选名单的研究还必须满足以下标准： 是物理学知识或认知的重大进展。 对于科学进步或现实应用具有重大意义。 《物理世界》读者对其拥有极大兴趣。 以下是今年《物理世界》评选出的10大物理学突破中的其余9项（排名不分先后）： 开创超冷化学新纪元 冷却灯：John Doyle及其同事使用的实验装置 （图片来源: John Doyle) 中国科学技术大学的潘建伟、赵博和美国哈佛大学的John Doyle等科学家创造了第一个超冷多原子分子。 尽管30多年来物理学家一直在将原子冷却到绝对零度以上的一小部分，并且第一个超冷双原子分子出现在2000年代中期，但制造包含3个或更多原子的超冷分子的目标依然是很难实现。 中国科学技术大学和哈佛大学团队使用不同且互补的技术，分别制作了220nK的3原子钠钾分子样品和110μK的氢氧化钠样品。他们的成就为物理学和化学的新研究铺平了道路，超冷化学反应的研究、量子模拟的新形式以及基础科学的测试都得益于这些多原子分子平台，从而也更接近于实现。   观察四中子 德国达姆施塔特工业大学核物理研究所的Meytal Duer以及SAMURAI合作组的其他成员察了四中子并证明了不带电的核物质的存在。 四中子顾名思义，由四个中子组成。四中子是通过在液态氢靶上发射氦8原子核而产生的。碰撞可将一个氦8原子核分裂成一个α粒子（两个质子和两个中子）和一个四中子。通过检测反冲的α粒子和氢原子核，团队计算出这四个中子以未结合的四中子状态存在的时间仅为10的负22次方秒。观察结果的统计显著性大于5σ，超过了粒子物理学发现的门槛。该团队计划研究四中子中的单个中子，并寻找包含六个和八个中子的新粒子。   超高效发电 美国麻省理工学院和美国国家可再生能源实验室的Alina LaPotin、Asegun Henry及其同事构建了效率超过40%的热光伏（TPV）电池。 新型TPV电池是首款将红外光转化为电能的固态热力发动机，比基于涡轮的发电机更有效，并且它可在各种可能的热源下运行。这些热源包括热能存储系统、太阳辐射（通过中间辐射吸收器）和废热以及核反应或燃烧。因此，该设备可成为更清洁、更环保的电网的重要组成部分，以及对可见光太阳能光伏电池的补充。   最快的光电开关 德国马克斯·普朗克量子光学研究所和德国慕尼黑大学的Marcus Ossiander、Martin Schultze及其同事，联合奥地利维也纳科技大学、格拉茨科技大学和意大利纳米技术研究所，定义和探索了物理设备中光电开关的“速度限制”。 该团队使用仅持续一飞秒（10的负15次方秒）的激光脉冲以实现每秒运行1000万亿次（1拍赫兹）的开关所需的速度，将介电材料样品从绝缘状态切换为导电状态。尽管驱动这种超快速开关所需的公寓大小的设备意味着它不会很快出现在实际应用中，但结果暗示了经典信号处理的基本限制，并表明拍赫兹固态光电技术在原则上是可行的。   打开宇宙的新窗口 壮观的景象：韦布望远镜看到的船底座星云。（图片来源：NASA、ESA、CSA和STScI） 美国国家航空航天局（NASA）、加拿大航天局（CSA）和欧洲航天局（ESA）公布了詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）拍摄的第一张图片。 经过多年的延误和成本上涨，价值100亿美元的JWST终于在2021年12月25日发射。对于许多空间探测器来说，发射是任务中最危险的部分，但JWST还必须经受住一系列危险的深空拆包操作，其中包括展开其6.5米的主镜以及展开其网球场大小的遮阳板。 在发射之前，工程师们发现了344个“单点”故障，这些故障可能会阻碍望远镜的任务，或使其无法使用。值得注意的是，在JWST的科学仪器投入使用后，没有遇到任何问题，望远镜很快开始收集数据并捕捉宇宙的壮观图像。 JWST的第一张图片是由美国总统拜登在白宫的一次特别活动中公布的，此后发布了许多令人眼花缭乱的图片。   首次用于人体的FLASH质子治疗 美国辛辛那提大学的Emily Daugherty团队致力于FAST-01试验，以进行FLASH放疗的首次临床试验和FLASH质子治疗的首次人体使用。 FLASH放疗是一种新兴的治疗技术，它以超高剂量率进行辐射，这种方法被认为可保护健康组织，同时仍能有效杀死癌细胞。使用质子提供超高剂量率辐射将允许治疗位于身体深处的肿瘤。 该试验包括10名手臂和腿部骨转移疼痛的患者，他们接受了单次质子治疗，剂量为40Gy/s或更高，大约是传统光子放射治疗剂量率的1000倍。该团队展示了临床工作流程的可行性，并表明FLASH质子疗法在缓解疼痛方面与传统放射疗法一样有效，而且不会引起意想不到的副作用。   完善光传输和吸收...

Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering (MSMSE)期刊把材料建模领域中最优秀的青年研究人员汇聚在一起，并将他们发表的杰出研究成果整理成“青年领军人”（Emerging Leaders）精选特刊，每年出版一期。 “青年领军人”被定义为在2011年或以后（10年内不包括职业中断）获得博士学位的领域内顶尖研究人员。部分青年研究人员在领域内取得的成果获得了期刊编委会的认可，并举荐成为“青年领军人”的候选人。让我们一起祝贺所有的获奖人！ 作者及文章介绍 Mathew Cherukarai Mathew Cherukara leads the Computational X-ray Science (CXS) group at the Advanced Photon Source (APS) at Argonne National Laboratory. The group develops algorithms, computational tools and AI/ML models to analyze and interpret data from the various x-ray characterization techniques performed at...

Materials Research Express（MRX）采用快速出版的模式，发表各类功能材料在设计、制造、性能和应用方面的最新研究。近日，我们采访了MRX期刊编委之一，来自电子科技大学自动化工程学院的黄伟教授，让我们一起来看看他对期刊以及领域发展的见解吧。 访谈详情 1. 您为何选择材料作为您的研究领域？ 材料是电子信息的基本组成部分，而新型材料，特别是新型电子材料更直接决定着未来电子器件、电子信息等领域的发展方向。先进的新型材料突破在近一个世纪以来，一直是各类电子器件及其系统的基础，而各类电子信息器件系统的潜力充分发挥，必然需要集材料、器件、集成和测试等多学科交叉的优势。而材料作为其中最为基础的一环，其中的持续创新和开发不可或缺。   2. 您目前从事材料学领域哪一部分的研究？ 我主要从事有机及无机半导体材料及其相关器件的研究，主要研究材料包括有机离子电子复合（半）导体、金属氧化物半导体以及有机半导体等，其主要应用器件为晶体管，包含有机电化学晶体管（organic electrochemical transistors，OECTs）、薄膜晶体管等。我们近年来主要的科研精力集中在OECT及其相关新型材料及器件结构的开发上，并进一步将其应用在高精度高灵敏度的传感器中。OECT因具备驱动电压低，能耗小，生物兼容性好以及优异的机械性能，成为了下一代新型传感器及系统研究的重点。而基于ECT的传感技术需要从新型功能材料开发、微纳器件的制备集成以及现代测试技术的前沿发展趋势方面准确把握其未来的发展方向和策略。其中的有机离子电子复合材料是OECT的关键，直接决定着器件各方面的重要特性。   3. 您认为在未来五年内材料领域的主要研究会是什么？ 随着近几年全球疫情的爆发以及世界范围内人们对生命健康的重视程度提升，同时加上生物电子在仿生机械、人工智能、脑机接口方面潜力的凸显，具备良好生物相容性、柔韧性、生物可降解性的功能材料预计将是未来五年材料领域研究的重点之一。其类别将不仅仅局限于常规的导电、绝缘或半导体材料，具有良好离子电导率的材料将在生物电子中起到关键的作用。该类材料不仅从离子电子性能上提出了新要求，同时还会对其杨氏模量、透光度、生物毒性具有新的要求。这方面材料的发展将极大促进生物电子在生物信号检测与监测、仿生神经、智能软体机器人，甚至元宇宙中的广泛探索与应用。   4. 是什么吸引您加入Materials Research Express的编委会？ MRX本身是一个包容性很强的期刊，各类生物材料、二维材料、陶瓷材料、有机材料等都属于MRX期刊感兴趣的范围，同时对基于材料的合成、表征、制备、模拟及应用等方面都涉猎，这对当前学科交叉融合具有重要的推动作用。加入MRX的编委会能够让我进一步提升自身的专业水平、拓宽专业视野，并挖掘可能的功能材料发展方向与趋势。   5. 您认为像Materials Research Express这样的期刊存在的主要理由是什么？  正如涉及前面4个问题的回答内容，当今科学技术发展的核心是从先进的新型功能材料。以材料为核心的期刊将是进一步促进相关功能材料发展的重要手段，而MRX以其快速专业的审稿流程和多学科交叉的特色将为新型功能材料的发展提供强大的助推。我相信MRX期刊在未来几年的影响力将进一步提升，并对材料学科的科技进步做出不可或缺的贡献。 编委介绍 黄伟  教授 电子科技大学 黄伟，电子科技大学自动化工程学院教授，博士生导师；入选国家青年人才计划，四川省特聘专家，电子科技大学“校百人”计划。于2010年在南开大学物理学院取得学士学位，2016年在电子科技大学光电信息科学与工程学院获得博士学位，2017-2021年在美国西北大学先后任博士后及研究助理教授。长期从事新型传感器技术、有机电化学晶体管、薄膜晶体管等方面的研究，主持国家重点研发计划、国家自然科学基金面上等多个国家省部级项目。在国际权威SCI期刊上发表论文90余篇，以第一作者和通讯作者发表高水平学术论文30篇（封面文章7篇），包括Nature Materials，Nature Electronics，Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A，Advanced Materials等；论文总引用3300余次；授权发明专利2项（其中美国专利1项）；参与编写Wiley出版社的英文专著2章；任Materials Research Express编委，SmartMat青年编委，并任多个权威SCI期刊（包括Nature Electronics, Adv. Mater., ACS Energy Lett., Nano Energy, Nano-Micro Lett.等）审稿人。 期刊介绍 Materials...

特刊详情 客座编辑 Joachim Krug，德国科隆大学 汤雷翰，香港浸会大学 Lenka Zdeborová，法国CEA Saclay研究所 主题范围 This special issue is intended to address fundamental questions in disease transmission. Contributions may focus on the COVID-19 pandemic, but should make substantial mathematical or conceptual advances that will be of lasting importance. Topics of interest include: The effects of spatial structure, of population heterogeneity, of...

本篇研究来自浙江大学陈庆虎课题组。单光子和双光子拉比模型的精确解在2011-2012年相继被发现。几乎在同时，研究者令人意外地发现不对称单光子拉比模型在一定的参数下也发生能级交叉，因而其具有隐藏对称性。直到10年后研究人员才找到描述不对称单光子拉比模型隐藏对称性的对称算符。而更复杂的不对称双光子拉比模型的隐藏对称性由于更具隐蔽性，直到2021年才被发现。本文引入波戈留波夫算子，并应用于不对称双光子拉比模型，首次获得了描述其隐藏对称性的对称算符。 文章介绍 Symmetry operators of the asymmetric two-photon quantum Rabi model You-Fei Xie（谢幼飞），Qing-Hu Chen（陈庆虎） 通讯作者： 陈庆虎，浙江大学物理学院   对于不对称双光子拉比模型，当系统偏置参数ϵ为有效腔场频率2β=2√(ω2-4g2 )的整数倍N时，可以在能谱上发现能级交叉，如图1所示，此时系统具有隐藏对称性。这里的有效腔场频率的因子2来源于双光子与量子比特耦合。不同于单光子模型，对于双光子模型，给定一个确定的偏置参数ϵ，最多只能观察到一个能级交叉点，因而双光子模型的隐藏对称性更加隐蔽，难以捉摸(elusive)。为了描述这种隐藏对称性，我们引入波戈留波夫算子，构造了解析的对称算符，并通过逐级递推，严格得到了对应的对称算符的所有系数。对于不同整数N，我们利用对称算符解析地定义了新的宇称算符，该宇称算符可以在能谱图上把具有不同宇称的能级区分开来，如图2所示。理论上，如果用原始的玻色子算符来构造不对称拉比模型的对称算符，原则上可以得到低阶的结果，但是该方法应用到双光子模型，却很难成功。我们提出的波戈留波夫算子方法，不仅容易推导不对称双光子拉比模型的对称算符，而且解析所得的对称算符的形式简单明了，为将来研究不对称拉比模型的物理性质打下了基础。 图1，不对称双光子拉比模型的能谱图。红色点为能级交叉点，该交叉点的位置满足ϵ=2√(1-4g2 )。 图2，不对称双光子拉比模型的能谱图。纵坐标是重整化的能量，蓝线和红线分别代表奇偶宇称。我们可以发现只有ϵ/(2β)为整数N时，如N=1（右图），能级发生交叉，系统恢复Z2对称性。 研究背景： 量子拉比模型是量子光学中的范例式模型，描述一个量子比特（二能级）与单模玻色场耦合的系统，其中的量子比特是实现量子计算、量子模拟等量子信息技术的基石。目前该模型广泛用于描述与传输线耦合的超导量子比特[1-2]和离子阱[3]等实验中的物理现象。这些固态量子体系一般需用不对称量子拉比模型刻画其强耦合物理性质。不对称拉比模型不具有Z2对称性（宇称），其能级一般不会交叉。但是对于特定量子比特偏置参数，研究者解析地发现了能级交叉现象[4]，认识到此类系统具有某种隐藏对称性[5]。经过10年的努力，人们终于找到了描述隐藏对称性的对称算符[6-8]。双光子拉比模型描述量子比特与单模玻色场非线性耦合，是非线性量子光学的重要模型。该模型涌现的新的物理现象可提供操纵量子信息的新方法。虽然该模型已在10年前被精确求解[9]，但是不对称双光子模型的隐藏对称性在能谱图上具有高度隐蔽性，直到去年才在特定有效耦合参数下观察到能级交叉现象[10]。我们这篇论文的研究目的是推导出描述不对称双光子拉比模型的隐藏对称性的对称算符。 [1] Bertet P, Chiorescu I, Burkard G, Semba K, Harmans C J P M, DiVincenzo D P and Mooij J E 2005 Phys. Rev. Lett. 95 257002 [2] Felicetti S, Rossatto D Z,...

特刊详情 主题范围 Materials for Quantum Technology is pleased to bring together the work of the best early-career researchers in the field in a new annual collection dedicated to emerging leaders. The collection will present key new work from across the journal’s scope. An emerging leader is defined as a top researcher in their field who completed their...

Magneto-optical (MO) effects, viz. magnetically induced changes in light intensity or polarization upon reflection from or transmission through a magnetic sample, were discovered over a century and a half ago. Initially they played a crucially relevant role in unveiling the fundamentals of electromagnetism and quantum mechanics. A more broad-based relevance and wide-spread use of MO...

本篇研究来自南开大学牛志强课题组。本研究介绍了二维材料在水系锌离子电池正负极设计中的最新进展；讨论了二维材料应用于水系锌离子电池目前存在的问题并且对其未来发展进行展望。 文章介绍 Two-Dimensional Materials for Aqueous Zinc-Ion Batteries Songshan Bi（毕嵩山）, Huimin Wang（王慧敏）, Rui Wang（王瑞） and Zhiqiang Niu（牛志强） 通讯作者： 牛志强，南开大学   图1 二维材料在水系 ZIB 正极和负极设计中的应用 该综述主要介绍了各种二维材料在水系锌离子电池正极和负极设计中的应用及最新进展（图1）。 二维材料广泛用于水系锌离子电池的正极设计，主要包括过渡金属氧化物（TMOs）和过渡金属硫化物（TMDs）、石墨烯以及MXenes。由于它们性质不同，这些二维材料可以作为水系锌离子电池正极中的活性材料或导电添加剂。层状TMOs（MnO2和V2O5）和TMDs（VS2和MoS2）具有高价过渡金属中心和大晶格间距，可以用作高容量的电池活性材料。此外，丰富的二维扩散通道可以改善Zn2+在其中的传输动力学。而石墨烯和MXenes具有优异的导电性和高比表面积，可以作为活性材料的导电骨架。通过调控二维材料在正极中的分布，可实现高导电网络，进而增强正极的电子转移动力学。 二维材料还可以应用于水系锌离子电池负极保护，解决枝晶生长、析氢和钝化等问题。石墨烯和MXenes具有优异的导电性和大的比表面积，可用作人工界面层或基底，以避免电荷积累并均匀表面电荷分布，从而实现均匀的锌沉积。此外，一些二维材料由于具有高比表面积和开放的二维离子通道，也可用于构建人工界面层，以重新分配Zn2+浓度场并增强Zn2+扩散。 研究背景： 水系锌离子电池因其高安全性和低成本，被认为是理想大规模储能器件之一。二维材料具有高比表面积、丰富的离子传输通道和活性位点等特点，近年来，被广泛应用于水系锌离子电池电极设计。它们不仅可以作为正极中的活性材料和导电添加剂，还可以用作锌负极的人工界面层或导电基底。本综述简要讨论了水系锌离子电池存在的问题和二维材料的独特性质，并且重点介绍了各种二维材料在水系锌离子电池正极和负极设计中的最新进展，主要包括过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、石墨烯和MXenes等。最后，该综述讨论了二维材料在应用于水系锌离子电池中面临的挑战和前景。 作者介绍 牛志强  研究员 南开大学 牛志强，南开大学化学学院研究员，博士生导师。主要从事水系可充电池材料与器件研究，已发表论文130余篇，论文他引10000 余次。先后获得国家高层次人才引进计划青年项目、国家自然科学基金委优秀青年基金、天津市杰出青年科学基金和天津青年五四奖章。 期刊介绍 2D Materials 2021年影响因子：6.861  Citescore:11.6 2D Materials（2DM）是一本重要的高质量交叉学科期刊，将基础研究与迅速发展的新材料及应用汇集在一起。期刊从多学科的视角出发，力争涵盖石墨烯研究的各个方面，及其它二维材料的相关研究。文章内容包括：石墨烯和石墨烯衍生材料；硅和锗/锗烷氮化硼；二维拓扑绝缘子；复合氧化物；复合材料；新型二维分层结构。

IOP出版社每月从年度重点期刊中精选一系列文章供大家阅读，这些文章体现了IOP期刊的高质量和创新性，并呈现了一些受关注的研究工作。欢迎大家阅读下载！ 精选文章 Journal of Physics D: Applied Physics Diamond—the ultimate material for exploring physics of spin-defects for quantum technologies and diamondtronics Dhruba Das, Rahul Raj, Jayanta Jana, Subhajit Chatterjee, K L Ganapathi, Maneesh Chandran and M S Ramachandra Rao   Opportunities and challenges of low-dimensional hybrid metal halides in white light-emitting diodes Qionghua Mo, Yingrui...

本篇研究来自上海交通大学王晓乐课题组。采用被动方式对运动/旋转的噪声源进行无接触式的全向辐射控制长久以来都是一个难题。本文将变换介质的思想引入声学超散射体对声源辐射的抑制，利用声学超散射体的虚拟边界与声源的辐射边界重叠产生的强烈多重散射效应，实现声源辐射效率的显著降低。研究成果为螺旋桨气动噪声以及旋转机械啮合噪声的控制提供了全新思路。 文章介绍 Passive, remote and omnidirectional suppression of sound source radiation via an acoustic superscatterer Yue Bai（白玥）, Limin Gu（谷立敏）, Xiaole Wang（王晓乐） and Zhenyu Huang（黄震宇） 通讯作者： 王晓乐，上海交通大学   从边界作用的角度可以洞察声源向邻近空气域辐射声波的完整物理图像。接触式噪声控制策略本质上通过降低声源辐射边界的振幅来抑制声能辐射。因此，在真实空间和动态空间，接触式噪声控制策略所涉及的作用边界与辐射边界均重合。如果作用边界与辐射边界在真实空间中分离而在动态空间中重叠，则可以构建能够“远距作用”的非接触式噪声控制策略。幸运的是，变换介质理论为这种“远距作用”的实现打开了一扇窗。根据变换介质理论，由被动的双负声学超材料（即质量密度和体积模量均为负值）制成的涂层包覆内部芯体可构造所谓的声学超散射体，其通过在动态空间移动或放大内部芯体边界，形成超出真实空间边界的虚拟边界。一旦声学超散射体的虚拟边界与声源辐射边界重合，可以显著增强两者之间的多重散射作用，并由此降低声源的辐射能力。通过镜像法理论分析与有限元全波数值模拟，作者验证了单个或多个声学超散射体对于理想的无横截面积点声源以及不同横截面积振动杆的辐射抑制效果，并发现声学超散射体具备良好的性能鲁棒性。研究成果在远距离降噪、检测精度提高、目标声隐身等应用领域具有广泛的应用前景。 图1 声学超散射体对声源辐射抑制的镜像法分析概念视图 图2 声学超散射体对理想的无横截面积点声源辐射抑制的效果验证 图3 单个声学超散射体对不同横截面积振动杆的辐射抑制效果 图4 多个声学超散射体对振动杆的辐射抑制效果   研究背景： 在快节奏的现代生活中，室内噪声、机器噪声、交通噪声等噪声问题一直困扰着我们。经典的振动声学理论所建立的“声源-传播路径-接收对象”模型为噪声控制方案的实施提供了一个核心主线，声源控制方案是从根本上解决噪声问题的唯一选择。然而，声源控制方案在实施过程中面临着诸多困难。例如对于往复运动或高速旋转的噪声源，接触式噪声控制策略（粘贴阻尼材料、安装动力吸收器）几乎无法实施或收效甚微；而基于“以声消声”原理的非接触式主动噪声控制策略则因为作用范围小、鲁棒性不佳和造价成本高等原因，迟迟得不到大范围应用。因此，探索一种非接触式的全被动声源控制策略不仅是一个非常有趣的研究课题，而且具有巨大的潜在应用价值。 作者介绍 王晓乐  助理研究员 上海交通大学 王晓乐，上海交通大学感知科学与工程学院助理研究员，硕士生导师。主要研究方向为人工波动调控介质与器件设计。在Physical Review Research、Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics、Smart Materials and Structures、Journal of Physics D: Applied...

本篇研究路线图来自英格兰伯明翰大学的Hannah Price教授、南洋理工大学的Yidong Chong、纽约市立学院的Alexander Khanikaev教授以及其他研究人员。本文总结了在过去十年中拓扑光子学领域的主要研究成果，对该领域目前的研究趋势、未来发展方向以及存在的挑战进行了全面总结。 文章介绍 Roadmap on topological photonics Hannah Price, Yidong Chong, Alexander Khanikaev, Henning Schomerus, Lukas J Maczewsky, Mark Kremer, Matthias Heinrich, Alexander Szameit, Oded Zilberberg,Yihao Yang, Baile Zhang, Andrea Al`u, Ronny Thomale, Iacopo Carusotto, Philippe St-Jean, Alberto Amo, Avik Dutt, Luqi Yuan, Shanhui Fan, Xuefan Yin, Chao Peng, Tomoki Ozawa and Andrea Blanco-Redondo 通讯作者： Hannah...