物理学家制造出比人的头发还小的“蹦床” 可能会改写微芯片设计规则

世界上最奇特的蹦床不会弹跳——它会左右摆动，甚至还能在拐角处滑行。但没人能跳上去，因为它的高度不到一毫米。

物理学家开发出一种纳米级类似蹦床的装置，可作为突破性的声子波导

想象一下，一张蹦床如此微小，宽度只有0.2毫米，表面比你见过的任何东西都薄，厚度只有大约百万分之二十毫米。它布满了间距均匀的圆角三角形孔洞，赋予了它独特的穿孔设计。尽管外观精致，这张蹦床却几乎势不可挡。一旦开始移动，它几乎不会失去任何动量，并且可以持续摆动很长时间。

但它并非像普通蹦床那样只是上下弹跳。它的表面不同区域会朝不同方向运动，包括侧向运动。在中心，甚至还有一个“蹦床中的蹦床”，一个更小的区域，在这里运动更加疯狂。在这里，运动遵循精确的三角形路径，使振动能够完美地绕过拐角——这在物理学中很少见。

那么，如果没人能跳上去，设计这个蹦床又有什么意义呢？当然，这种结构并非为人设计。蹦床的幕后推手——来自康斯坦茨大学、哥本哈根大学和苏黎世联邦理工学院的物理学家——希望用它来演示声子传输的新方法。

“蹦床”实际上是声子的波导：一层由氮化硅制成的振动超薄薄膜。声子可以说是“声音量子”，即固体晶格振动所基于的基本激发态。物理学家希望利用蹦床，演示如何通过独特的表面结构（基于数学拓扑原理）将声子引导到“拐角处”，且几乎不损失动量。这在微芯片电路等需要信号绕过边缘和曲线的电路中非常重要。

结果令人印象深刻：利用蹦床，声子甚至可以绕着120度的急转弯运动，而动量几乎不会损失。“反弹”而不是绕弯的声子数量不到万分之一。“这种超低损耗与当代电信设备相当，”康斯坦茨物理学家奥德·齐尔伯伯格（Oded Zilberberg）说道。

Zilberberg 感兴趣的是研究表面结构中这类拓扑效应及其应用。他认为，通过这种方法，有可能为声子构建完整的“道路”。Zilberberg 设计了蹦床的具体结构。他来自哥本哈根大学和苏黎世联邦理工学院的同事随后将这个想法付诸实践。该研究团队的研究成果最近发表在《自然》杂志上。

但是，有可能建造一个供人跳跃的蹦床吗？“我其实想过，”齐尔伯伯格笑着说。“这肯定会是一个有趣的实验。我猜想这个原理也适用于更大规模的物体。” 不过，任何人都不应该在不戴头盔的情况下尝试“真人大小”的蹦床。

编译自/scitechdaily