顛覆舊有聲波認(rèn)知！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種新型聲波，有望開發(fā)出科技新應(yīng)用

你能想像聲波的傳播方式可以與光波一樣嗎？近日，香港城市大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)報(bào)告發(fā)現(xiàn)了一種新型聲波：這種聲波在空氣中傳播時(shí)，不僅會(huì)像橫波般振動(dòng)，而且還像光一樣能同時(shí)攜帶自旋和軌道角動(dòng)量。

科學(xué)家表示，這一嶄新發(fā)現(xiàn)打破了一直以來對(duì)聲波的看法，為開發(fā)聲波通訊、聲波傳感及成像等科技應(yīng)用，開辟了全新的道路。

在物理課本中，空氣中的聲波是一種縱波。但是在最近的新研究中，科學(xué)家首次證明了在特定條件下，空氣中可以傳播橫聲波。研究作者王書波博士說：“聲波之所以是縱波，是因?yàn)榭諝饣蛞后w中沒有剪應(yīng)力。他一直在探索是否有可能產(chǎn)生橫聲波，當(dāng)中需要人工構(gòu)造剪應(yīng)力。”

因此，在研究過程中，他設(shè)想假如空氣被分割成超原子，即將特定體積的空氣限制在亞波長的小型諧振器內(nèi)，就可能會(huì)產(chǎn)生剪應(yīng)力。而這些空氣“超原子”的集體運(yùn)動(dòng)，可以在宏觀尺度上產(chǎn)生橫向振動(dòng)的聲波，即橫聲波。

王博士通過巧妙設(shè)計(jì)出一種叫做微極超材料的人工物料，成功地創(chuàng)造出了超原子。理論計(jì)算顯示，這些空氣“超原子”的集體運(yùn)動(dòng)確實(shí)產(chǎn)生了剪應(yīng)力，繼而在這種超材料內(nèi)部產(chǎn)生了具橫聲波。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，無論空氣中還是流體中的聲波，在特定條件下都可以轉(zhuǎn)換為橫波，并且可以像光波一樣帶有完整的矢量特性。研究人員表示，未來可通過調(diào)控這些額外的矢量特性，將更多的數(shù)據(jù)編進(jìn)到橫聲波之中，以打破依賴普通聲波的傳統(tǒng)聲學(xué)通訊技術(shù)的瓶頸。

該研究論文題為“Spin-orbit interactions of transverse sound”，已發(fā)表在《自然通訊》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26375-9

標(biāo)簽： 聲波 科技