一項(xiàng)基于激光的新技術(shù)提供了一種安全、快速的解決方案，可加速超材料的實(shí)際應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)由美國(guó)麻省理工學(xué)院工程師開發(fā)，通過兩個(gè)激光器系統(tǒng)探測(cè)超材料，一個(gè)用于快速破壞結(jié)構(gòu)，另一個(gè)用于測(cè)量其振動(dòng)響應(yīng)的方式，就像用木槌敲擊鐘并記錄其混響一樣。激光可在超材料的微小梁和支柱上產(chǎn)生振動(dòng)，就好像結(jié)構(gòu)受到物理撞擊、拉伸或剪切一樣。此項(xiàng)研究發(fā)表在2023年11月15日出版的《自然》雜志上。

該光學(xué)顯微照片顯示了反射基板上的微觀超材料樣品陣列。激光脈沖已以數(shù)字方式添加，描繪了診斷中心樣本的泵浦（紅色）和探測(cè)（綠色）脈沖。圖片來源：CARLOS PORTELA/YUN KAI/麻省理工學(xué)院

此項(xiàng)名為激光誘導(dǎo)共振聲波譜的新系統(tǒng)，使用的超材料由普通聚合物制成，研究人員將其3D打印成由微觀支柱和橫梁制成的微型腳手架塔。每座塔都通過重復(fù)和分層單個(gè)幾何單元來形成圖案，當(dāng)首尾相連地堆疊時(shí)，塔式排列可賦予整個(gè)聚合物新的特性。

該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)桌面裝置，其中包括兩個(gè)超聲波激光器。一個(gè)用于激發(fā)超材料樣品的“脈沖”激光器，另一個(gè)用于測(cè)量由此產(chǎn)生振動(dòng)的“探測(cè)”激光器。

該團(tuán)隊(duì)在一塊不大于指甲蓋的芯片上打印了數(shù)百個(gè)微型塔，每個(gè)塔都有特定的高度和結(jié)構(gòu)。他們將這座超材料微型“城市”放置在雙激光器裝置中，然后用重復(fù)的超快脈沖激發(fā)每個(gè)塔，而第二臺(tái)激光器測(cè)量了塔的振動(dòng)。

利用超快激光脈沖，該團(tuán)隊(duì)可在幾分鐘內(nèi)激發(fā)并測(cè)量數(shù)百個(gè)微型結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)新技術(shù)首次提供了一種安全、可靠和高通量的方法來動(dòng)態(tài)表征微尺度超材料，并允許輕松地重建激光裝置。