突破使得能够在没有能量损失的情况下存储和释放机械波

光和声波是能量和信号传输的基础，也是我们最基本技术的基础 - 从手机到引擎。然而，科学家还没有设计出一种方法，允许它们无限期地存储波浪，然后根据需要将波浪指向所需的位置。这样的开发将极大地促进操纵波浪以用于各种期望用途的能力，包括能量收集，量子计算，结构完整性监测，信息存储等。

在一篇新发表的科学进展论文中，由纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心(ASRC)的光子学倡议创始主任AndreaAlù和航空工程教授Massimo Ruzzene领导的一组研究人员乔治亚理工学院已经通过实验证明，可以有效地捕获和存储波形，然后将其引导到特定位置。

“我们的实验证明，非传统形式的激发为控制波传播和散射提供了新的机会，”Alù说。“通过仔细调整激发的时间依赖性，可以将波有效地存储在空腔中，然后根据需要将其释放到所需的方向。”

方法

为了实现他们的目标，科学家必须设计一种方法来改变波浪和材料之间的基本相互作用。当光或声波撞击障碍物时，它会被部分吸收或反射和散射。吸收过程需要立即将波转换成热量或其他形式的能量。不能吸收波浪的材料只能反射和散射它们。研究人员的目标是找到一种模拟吸收过程的方法，而不将波转换为其他形式的能量，而是将其存储在材料中。理论上两年前由ASRC集团引入的这一概念被称为相干虚拟吸收。

为了证明他们的理论，研究人员推断他们需要定制波浪的时间演变，这样当他们接触到非吸收材料时，它们就不会被反射，散射或传播。这样可以防止撞击在结构上的波浪逃逸，并且它会被有效地困在里面，好像它被吸收一样。然后可以按需释放存储的波。

在他们的实验过程中，研究人员沿着含有空腔的碳钢波导管传播两个相反方向行进的机械波。仔细控制每个波的时间变化，以确保腔保持所有的冲击能量。然后，通过停止激励或使其中一个波失谐，它们能够控制所存储的能量的释放并根据需要将其发送到期望的方向。

“虽然我们使用固体材料中的弹性波进行概念验证实验，但我们的研究结果也适用于无线电波和光线，为高效能量收集，无线功率传输，低能量光子学提供了令人兴奋的前景，并且通常增强控制波传播，“Ruzzene说。