南京航空航天大学 - 《南京航空航天大学报》
伏洋洋、刘友文课题组在《NatureCommunications》发表超构材料领域研究成果
作者：物理学院
2024-10-30
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本报讯 近日，物理学院教授伏洋洋、刘友文和苏州大学教授徐亚东等人合作，在超分辨声学位移计量方面取得了突破性的研究进展。通过构建共轭拓扑对的创新概念，揭示了模式空间马吕斯定律的物理机制，并基于螺旋测微原理提出了一种超高精度的位移计量新范式，成功利用工作波长为100mm的低频声波实现了1.2μm的位移超分辨（λ/105）。相关成果以“Super-resolutionacousticdisplace鄄mentmetrologythroughtopologicalpairsinorbitalmeta-atoms”为题，在线发表在国际顶级期刊《NatureCommunications》上。教授伏洋洋、刘友文以及苏州大学教授徐亚东为该论文的共同通讯作者，副教授陈昌东、博士生李潇为共同第一作者，讲师薛明、副教授施瑶瑶、副教授董大兴、已毕业硕士李卫冕对该工作亦做出了重要贡献。
在现代科技领域，微小位移的精密计量是众多研究和应用的基础。传统的方法主要依赖于光学技术，然而在诸如水下环境、生物组织及复杂机械零部件检测等特定应用场景中，光学方法并非是最优选择。相比之下，声波因其高效的能量传输、极低的生物组织损耗以及卓越的穿透能力，展现出了极大的应用潜力。尽管如此，目前传统的声波位移计量方案，比如超声脉冲回波技术，在高分辨率位移计量领域的应用面临巨大挑战。这一局限主要归因于声波的低频特性(频率通常不超过100MHz)，远低于光学频率6个数量级，从而限制了声波的分辨能力，使之难以与光学方法相媲美。因此，实现声学超分辨的位移计量仍然是一项基础性难题。针对上述问题，类比于自旋电子中的库珀对，本工作创新性地引入了轨道超构原子中拓扑对（topologicalpairs：TPs）概念，并基于此提出了一种超分辨声学位移计量的新方法，成功打破了这一限制。 （物理学院）