《科学通报》2025年4月下旬刊(含“声学超材料的发展专题”| 文章速递

声学超材料是由亚波长结构构成的人工声学介质, 通过局域共振、拓扑构型、等效介质的协同作用, 实现了突破传统声学规律的声波调控, 呈现出负等效质量密度、负弹性模量等超常参数, 衍生出负折射、声波定向衰减、超分辨成像等独特现象. 近年来, 它在跨尺度波场调控、智能声学器件及生物医学工程中展现出革新潜力, 成为前沿交叉研究的典范.封面图片展示了声学超材料对声波丰富的操控. 详见本期专题.

悦读科学

表面氢化的CrMn二元金属氧化物耦合GaN纳米线光催化乙醇脱水制乙烯

周宝文, 王舟舟

线粒体RNA结合蛋白AMG-1/SLRP-1复合体开拓生殖发育研究新视野

常占鑫, 王鹏, 苗龙

基于医疗保险数据的中国系统性红斑狼疮流行病学调查

曹梦琢, 白羽, 李慕聪, 吴婵媛, 李梦涛, 曾小峰, 高培

河流袭夺加剧珠穆朗玛峰近期隆升

韩续, 戴紧根, 王成善

地球深部碳对克拉通边缘岩浆硫化物矿床的控制机制

陈春飞, 刘勇胜

探寻世界最古老奶酪的前世今生: 古DNA揭示人类对开菲尔乳酸菌的应用、传播与驯化历史

孙元宏, 刘逸宸, 平婉菁, 杨益民, 付巧妹

声学超材料的发展专题

编者按

声学超材料的发展及展望

马冠聪, 张柏乐, 刘正猷

观点

声学超材料: 展望未来

沈平

声学超材料诞生于21世纪之初. 在过去25年中, 声学超材料不断向声学这个传统学科注入新的“生命力”. 目前, 声学超材料已经由一个尖端研究方向逐渐发展为一个内涵丰富、集基础和应用导向研究为一体的广阔领域. 本文尝试对声学超材料未来做出一些展望.

评述

声学超材料和拓扑声子晶体研究进展

叶莉萍, 陆久阳, 邓伟胤, 柯满竹, 刘正猷

本文从构建声学超材料的人工原子的结构特点以及声子晶体所展现出的拓扑物理特性两个角度, 回顾了声学超材料和拓扑声子晶体的研究历史和最新进展, 简要介绍了其中代表性的研究成果, 包括等效声学参数、拓扑声子晶体和声学超材料的非平庸特性等, 阐述了这类声学人工结构材料的设计方法和应用前景, 展望了该领域的未来发展方向.

弹性超材料研究进展

胡更开

弹性超材料通过微结构精准调控波动, 广泛应用于振动隔离、噪声控制等领域. 本文综述其四大类型及核心机理, 探讨隐身、波形调控等前沿功能, 并展望非厄米系统、非局部效应和时空超材料的发展方向, 为未来研究提供新思路.

吸声材料新进展

周志凌, 王能银, 陆彤玮, 丁华, 李勇

吸声材料研究具有重要的科学意义和工程应用价值. 本文简要介绍了吸声材料的基本原理, 梳理了多孔材料、单模式共振结构和多模式耦合共振结构的研究历程和现状, 整理了多功能吸声结构和超构声衬的最新研究成果, 并对吸声材料领域未来的发展进行了展望.

通风声超材料屏障研究进展

刘晨凯, 刘晓宙, 赖耘

随着城市化进程加速, 噪音污染成为全球性问题, 严重影响健康和生活质量. 通风隔音技术在保持空气流通的同时, 可有效隔绝噪音, 符合绿色环保理念. 本文综述了声学超材料在通风隔音中的最新进展, 包括局域共振型、干涉相消型和相位梯度型三大原理, 介绍了新设计思路和优化方法.

论文

声学二维彭罗斯准晶中的高阶拓扑态

陈昊, 谢建斓, 孙晓晨, 何程, 陈延峰

目前, 作为拓扑声学的研究热点之一的高阶拓扑态多聚焦于具有平移对称性的周期系统中. 本文以彭罗斯准周期结构的二维声学散射体模型为依托, 实现了在周期结构中禁止的五重旋转对称性保护的拓扑角态, 并提供了实验验证, 为高性能声学拓扑功能器件的设计提供了更多的可能性.

基于含气泡软媒质的高纯度水下声涡旋束产生

王蓉, 赵澄宇, 刘京京, 梁彬, 程建春

本文设计了一种在低频段具有慢声速特性并能够对水下声波相位进行任意调控的含泡软媒质单元, 基于此构建了能够在亚波长的空间尺度内产生水下声涡旋束的超表面, 并通过模拟退火算法对超表面进行全局优化, 解决了水下环境中由单元间耦合效应所导致的涡旋模式纯度低的问题, 实现了高纯度的水下声涡旋束产生.

自然科学基金项目进展专栏

评述/ 化学与能源科学

近红外半花菁染料的性质优化及活体成像应用研究进展

邓国会, 蒋钢威, 袁林

本文聚焦于半花菁染料(HuDa, HD), 针对其在吸收与发射波长范围及稳定性方面存在的局限性, 研究者采取了结构调控策略并引入了靶向基团, 显著优化了HD染料的光学特性. 基于这些改良后的染料, 科学家成功研发了多种荧光探针, 实现了不同器官损伤和癌症的精准诊断.

双水相微流控技术研究进展

马敬, 李磊, 邓小康, 孟思, 余雅凤, 齐成, 刘洲, 孔湉湉, 岑浩璋

本文从双水相体系的类型和形成原理入手, 详述了双水相微流控技术在流行调控和界面稳定的方法, 并展示了在生物分子富集与检测等领域的最新应用进展, 展望了与人工智能结合的研究趋势.

进展

医学科学

人工智能在血液疾病诊疗中的应用研究进展

张礼潜, 安倬玉, 崔丽娟, 李文倩, 张晓辉

本文综述了人工智能在血液疾病诊疗中的应用研究进展. 文章首先介绍了血液疾病的分类及其对患者和社会的影响, 随后对人工智能技术进行了概述, 并详细阐述了以机器学习为代表的人工智能技术在血液疾病预测、诊断、预后评估和治疗指导中的广泛应用. 最后, 总结了人工智能在血液疾病诊疗中的局限性, 并对其在优化临床诊疗范式方面巨大潜力进行了展望.

论文

生命科学

学龄前儿童的第三方干预行为: 社会价值取向和群体关系的作用

李定豫, 陈荣荣, 黄一璠, 郭沫兰, 郭思文, 买晓琴

为探讨3~6岁学龄前儿童的第三方干预行为, 研究招募了121名儿童, 采用改编的第三方惩罚和第三方补偿两个任务, 分别考察在不公平分配情境下社会价值取向和群体关系对儿童第三方惩罚和补偿行为的影响. 结果揭示了社会价值取向和群体关系影响第三方干预行为的机制.

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