自组装纳米颗粒晶格中的纳米尺度声子动力学研究及其在机械超材料中的应用

来自前沿领域的研究人员通过液相透射电镜技术，成功解析了五种自组装纳米颗粒晶格的声子带结构(phonon band structures)和纳米级弹簧常数(nanoscale spring constants)，揭示了胶体相互作用对晶格特性的调控机制。该研究为可溶液加工、可变形的新型声子操控材料提供了理论基础，填补了纳米尺度机械超材料(mechanical metamaterials)在频率和能量密度维度上的研究空白。

　　几何结构与拓扑特性赋予机械框架从形变到声子波操控的非凡能力，这些特性正推动新兴技术的发展。尽管宏观尺度机械框架研究已取得重要进展，但纳米尺度机械超材料(mechanical metamaterials)的实现与声子成像始终面临挑战。最新研究将拓扑工程原理拓展至自组装纳米颗粒晶格体系，利用液相透射电镜(liquid-phase TEM)首次捕捉到马赫晶格(Maxwell lattices)中纳米颗粒的振动行为。通过分析五种不同晶格，研究者不仅获得了难以测量的声子带结构(phonon band structures)、纳米级弹簧常数等关键参数，更发现这些特性受纳米尺度胶体相互作用(colloidal interactions)的精细调控。离散力学模型与模拟成功再现了这些相互作用，特别是超越最近邻效应的关键影响，在机械超材料与纳米颗粒自组装领域架起桥梁。这项研究为开发具有溶液可加工性(solution processability)、结构可变形性(transformability)的新型声子调控材料开辟道路，在长度、频率和能量密度等尚未充分探索的维度上展现出独特优势。