最近，南京大学声学研究所程建春课题组在声能流控制的研究方面取得重要突破，最新研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上上。Physical Review Focus（Vol 24, 25 August）报道了该工作。
众所周知，电子二极管是第一个能对电流产生整流作用的装置，引起了现代社会根本性的变革，被誉为20世纪最伟大发明之一。与电相比，声波是一种更为普遍的能量载体，在人们日常生活中随处可见，其研究历史亦更加悠久。但声能流是否也存在类似的整流效应？我们是否能像控制电流一样对声能流进行有效控制呢？倘若这一设想可以实现，对科研及应用的重要意义将不言自明。该工作提出了一个简单而有效的“声二极管”模型，首次在理论上证明了该模型可对声能流产生整流效应，从而使声能流的控制成为可能。
线性声学系统满足互易原理，由线性媒质构成的系统中的声能量传递是完全对称的，即声波分别由系统两侧入射时具有相同的透射特性。在该工作中，他们巧妙利用强非线性媒质与线性超晶格结构的组合破坏了系统对称性，实现了将声能流限制在单一方向上的声整流效应。当声波由某一侧入射时，声能流可以部分通过整个系统，而另一侧入射的声能量则被完全阻止。进一步研究发现，反向入射的声波始终使系统呈“截止”状态，而正向声波幅度的增大则可显著提高声能流的透射率，表现出与电子二极管完全类似的基本特征。他们还深入分析了声二极管模型工作能力对系统参数的依赖关系，结果表明该模型在相当宽的系统参数范围内均表现出极高的整流比，并且其工作效率可通过对参数的优化选取得到进一步提高。
该工作提出的声二极管模型结构简单但十分有效，并可方便地拓展为效率更高的复杂模型。这对于声能流控制的实验研究具有重要的指导意义。声二极管具有广泛的应用前景，可运用于各种需要对声能量实现特殊控制的重要场合，例如单向声屏障的设计与制造，医学超声成像和治疗等。
论文作者：程建春 DOI： 期刊：PRL
论文摘要链接：http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000103000010104301000001&idtype=cvips&gifs=yes
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