密苏里大学的科学家们创造了一种合成的4D超材料，可以控制固体表面上的能量波，这可能会导致量子力学、量子计算和地震减灾的进步。
科学家们设计了一个合成的我一种材料可以引导机械波沿着特定的路径，这增加了一层创新的co控制到4D现实，或者被称为合成维度。
日常生活涉及到三维或3D——沿着X、Y和Z轴，或上下、左右、前后。但是，近年来，像密苏里大学胡贝尔和海伦克罗夫特工程系主任黄国梁这样的科学家，已经探索了“第四维度”(4D)，或称合成维度，作为我们当前物理现实的延伸。
创造一个新的合成人tamaterial
最近，Huang和MU工程学院结构材料与动力学实验室的一组科学家取得了重大突破。他们成功地创造了一种具有4D能力的新型合成超材料。这包括控制固体材料表面的能量波的能力。这些能量波，被称为机械表面波，是振动如何沿着固体材料表面传播的基础。
由密苏里大学的科学家设计的具有4D能力的新型合成超材料的渲染图。它包括控制固体材料表面的能量波的能力。来源:黄国良/密苏里大学
虽然该团队的发现，在这个阶段，只是其他科学家根据需要采取和适应的基础，但这种材料也有可能扩大到与土木工程，微机电系统(MEMS)和国防用途相关的更大应用中。
郭亮黄。来源:黄国良/密苏里大学
4D合成材料的潜力
“传统材料仅限于X、Y和Z轴的三个维度，”黄说。“但现在我们正在合成维度或4D中构建材料，这使我们能够操纵能量波路径，使其在从材料的一个角落传播到另一个角落时精确地到达我们想要的地方。”
这一突破性的发现被称为“拓扑泵浦”，可能会导致量子力学和量子计算的进步。这是由于它可能允许更高维度量子力学效应的发展。
在地震减灾中的潜在应用
“地震产生的大部分能量——90%——都是沿着地球表面产生的，”黄说。“因此，用这种材料覆盖一个枕头状的结构，并把它放在建筑物下面的地球表面，它可能有助于防止结构在地震中倒塌。”
这项工作建立在黄和他的同事之前的研究基础上。他们早期的研究表明，当声波从材料的一个角落传播到另一个角落时，被动超材料如何控制声波的路径。
参考文献:“弹性表面波拓扑泵送的智能模式”，王少云，胡周，吴谦，陈辉，Emil Prodan，朱睿，黄国良，2023年7月28日，Science Advances。DOI: 10.1126 / sciadv.adh4310
这项研究发表在美国科学促进会(AAAS)的《科学进展》杂志上。它得到了空军科学研究办公室和陆军研究办公室的资助。
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希望本篇文章《第四维度突破：新的超材料控制能量波》能对你有所帮助！
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