《自然》介绍新兴学科“声子学”研究八个主题领域

　　繁华大城市的街区，每天有喧闹的人群嘈杂、来往的汽车喇叭，生活在这里的人能毫不受城市噪音的影响吗?据物理学家组织网近日报道，美国佐治亚理工大学科学家在《自然》杂志上发表述评文章，介绍了目前一门新兴学科——声子学的八个主题领域，随着这些领域的发展进步，能让人们在繁华大都市里也享有宁静的生活。

　　声子、光子或电子，都是能像波一样传播的物理粒子，也代表着一种机械振动。声子传播着每天的声音和热量。声子学研究已取得很大进步，科学家利用声子特性控制声音和热量，带来了许多新理念和新设备。

　　“人们知道电子是因为计算机，知道电磁波是因为手机，但声子还没有这么多普及的设备。”佐治亚理工大学化学与生物分子工程学院科学家马丁·莫尔德文说。他曾在麻省理工学院领导研究工作，今年夏天在《物理评论快报》上发表论文，介绍了一项能控制热量在固体中传导的发明。

　　声子也被称为热晶体，这一领域旨在探索怎样以特定的频率来引导热流，从而能像控制声波和光波那样控制热量波。他的文章回顾的八个主题领域是音波与热学二极管、光力晶体、声波与热“斗篷”、超音速声子晶体、热电学和热晶体学。莫尔德文称，这些技术“预示了声子学领域的下一代技术革命”，而所有这些领域都有一个共同的主旨：以不同的频率操纵机械振动。

　　莫尔德文指出，当前声子学最热门的领域是研发声学和热学超材料，以屏蔽声波和热流。声子学屏蔽的方法是以电磁外罩材料为基础，这些材料已经用于光学领域。其中一个研究热点就是设计和制造斗篷、外罩类设备以控制声波，引导声波绕过特定目标，比如整栋建筑，这样对于声波来说，外罩内的所有物体就是它探测不到的。这些技术有望带来将热转化为其他能量的新设备，或二极管热当量，帮助那些数据中心解决服务器产生的大量废热的问题。

　　莫尔德文说，声子学领域的研究相对还比较新，也将遇到许多未知的新事物，新问题会引导人们寻求解决方法。在未来，声子学研究还可能解决能源消耗和楼房建筑领域的更多难题。掌握并控制声子的材料学特性，有望带来热绝缘建筑方面的新奇技术，减少环境噪音，将废热转化为电能，开发地震保护等。如果这些成为现实，声子学将激发一波像电子学那样的科学创新潮。