近日，东北大学机械工程与自动化学院杨天智教授课题组联合新加坡国立大学仇成伟教授团队，在基于色散工程的声振准晶体相关研究中取得重要突破，相关成果以“Observation of dispersive acoustic quasicrystals”为题，发表在国际著名期刊Nature Communications上。东北大学机械学院为第一完成单位，杨天智教授、仇成伟教授和美国纽约城市大学Andrea Alù教授为共同通讯作者，东北大学博士生韩承霖为第一作者。东北大学李常有教授、哈尔滨工业大学陈利群教授和东南大学范海燕教授也对论文作出重要贡献。
莫尔准晶通过叠加具有相对扭转的周期性结构形成，展现了许多奇异现象。其准周期性导致了一些效应，例如光的局域化-去局域化转变、超导性、拓扑态和准带色散。然而，弱的层间相互作用、声场的标量特性以及较长的波长，严重限制了这些现象在声学中的展示。本项研究着眼一种声学振动莫尔准晶，不仅实现了局域化-去局域化转变，而且还使得波传播随着准晶几何形状的变化而从扩散转向管道化或局域化。与常规二维材料不同，设计的子晶格提供了可调的各向异性和空间破缺对称性，允许准晶结构展现可重构的非平凡色散。此外，通过在单位胞中引入统一的倾斜角度，破坏了莫尔准晶的空间对称性，导致波在局域化模式中部分衰减甚至消失。此项研究为控制声波振动模式的性质开辟了新的途径，并有望在能量传输、亚波长波传播和高灵敏传感器等应用中带来潜在的益处。
图1 色散声学振动准晶体。a,莫尔准晶体。b,色散模式的倒数宽度与扭转角度的关系。c-f,四种模式的色散图。g-i,理论预测的杂化色散曲线。
以上工作获得国家自然科学基金项目、中央高校基本科研业务费项目、国家自然科学基金科学中心等项目的支持。
文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-57067-3
