登山小鲁，锐意创新
——人工周期性结构材料的波控制

受天然晶体中电子能带理论研究方法的启发，一系列的理论和实验证实，如果结构功能材料中的介电常数在光波长上进行周期性变化，光子和周期性结构相结合，将会产生类似于半导体中电子禁带的能带结构，称之为光子带隙，这种周期性结构称为光子晶体，这一概念由Yablonovitch和John分别提出。进一步研究发现，当弹性波在周期性复合材料介质中传播时，也会产生弹性波禁带，对应的周期性复合材料介质称为声子晶体。弹性波是由纵波和横波耦合的全矢量波，当弹性波频率位于禁带范围，波将被禁止传播。当存在点缺陷或者线缺陷时，会出现弹性波局域在点缺陷处，或者沿线缺陷传播等现象。声子晶体的概念由Kushwaha等(1993)提出，声子晶体弹性波禁带的实验观测最早来源于Martinez-Sala等(1995)对雕塑“流动的旋律”的声学特性研究。将声子极化激元概念进一步推广到介电体超晶格，出现了基质材料所不具备的微波波段的介电反常、反常电磁吸收、类布里渊散射、类拉曼散射等新颖物性，称为离子型声子晶体，由南京大学闵乃本院士等(1999)提出。

声子晶体主要分为Bragg散射型和局域共振型两种类型，局域共振型声子晶体由Liu等在2000年提出，通过设计局域共振型声子晶体，实现了结构的小尺寸控制大波长，突破了Bragg散射型声子晶体在低频应用的困境，极大提高了声子晶体结构的可设计性和应用范围。声子晶体可以实现从Hz、kHz、MHz、GHz到THz频率范围的波控制，从而可以设计出声学二极管、声学斗篷、热斗篷、热二极管等结构和器件，也可以实现对现有结构的减振降噪，在声学器件、微/纳米科技及隐形技术等方面具有广阔的应用前景。……