電二極管及相關器件的產生,對現代電子科技的技術革命具有里程碑式的意義。而聲波是比電更為常見的能量載體,若能實現類似電子二極管的整流效應,無論在學術上還是在應用價值上都將具有重大意義。但由于線性條件下互易原理的限制,聲整流的實現一直是物理學界的一大難題。
南京大學物理學院聲學研究所程建春研究小組日前在《自然?材料學》(Nature Materials)上發表研究成果,在聲整流效應的道路上邁出了關鍵的一步。該研究小組巧妙地組合了超晶格結構與強聲學非線性媒質,首次提出了可實現聲整流效應的“聲二極管”理論模型,并在實驗上制造出了第一個真正的聲二極管器件。
2009年,該小組在Physical Review Letters上首次提出了有效的聲二極管理論模型,引起物理學界的廣泛關注。Physical Review Focus和Nature News相繼對其進行了專題評述,在高度肯定該理論模型意義的同時,亦特別指出其實現恐路途多艱。但程建春及其同事仍堅定地將研究拓展到實驗領域,打破常規思維,利用醫學超聲造影劑微泡與超晶格結構的有機組合,成功構建了第一個結構簡單卻效率極高的聲二極管器件,在實驗中觀測到的最高整流比接近1萬倍。
該成果是復雜媒質中聲能量控制研究領域的重大突破,可應用于各種需對聲能量實現特殊控制的重要場合,更有望對醫學超聲治療等關鍵領域產生革命性影響。Nature Materials審稿人對這一研究成果作出了高度肯定,認為該工作與電二極管一樣具有重大影響力,將引起物理學界尤其是聲學領域的高度興趣。
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