一項基于激光的新技術提供了一種安全、快速的解決方案，可加速超材料的實際應用。這項技術由美國麻省理工學院工程師開發(fā)，通過兩個激光器系統(tǒng)探測超材料，一個用于快速破壞結構，另一個用于測量其振動響應的方式，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生振動，就好像結構受到物理撞擊、拉伸或剪切一樣。此項研究發(fā)表在2023年11月15日出版的《自然》雜志上。

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

此項名為激光誘導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。每座塔都通過重復和分層單個幾何單元來形成圖案，當首尾相連地堆疊時，塔式排列可賦予整個聚合物新的特性。

該團隊構建了一個桌面裝置，其中包括兩個超聲波激光器。一個用于激發(fā)超材料樣品的“脈沖”激光器，另一個用于測量由此產生振動的“探測”激光器。

該團隊在一塊不大于指甲蓋的芯片上打印了數百個微型塔，每個塔都有特定的高度和結構。他們將這座超材料微型“城市”放置在雙激光器裝置中，然后用重復的超快脈沖激發(fā)每個塔，而第二臺激光器測量了塔的振動。

利用超快激光脈沖，該團隊可在幾分鐘內激發(fā)并測量數百個微型結構。這項新技術首次提供了一種安全、可靠和高通量的方法來動態(tài)表征微尺度超材料，并允許輕松地重建激光裝置。