近日，華中科技大學(xué)物理學(xué)院祝雪豐教授團隊、生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院楊光教授團隊以及深圳先進院鄭海容研究員團隊以細(xì)菌纖維素（BC）為基材，使用同相擴散法，設(shè)計了一種具有穩(wěn)定超疏水性能的纖維素基超疏水薄膜材料，具有超薄、超輕、生物可降解等特點。利用這種材料，研究者們設(shè)計制造出超薄（~20 μm）、超輕（< 20 mg）的芯片級聲學(xué)器件。相關(guān)研究成果以“Decorated bacteria-cellulose ultrasonic metasurface”為題發(fā)表在期刊Nature Communications。華中科技大學(xué)的李宗霖（中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院客座博士生）和陳坤、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院的李飛為文章的第一作者。
聲學(xué)超材料(Acoustic metamaterials)是當(dāng)下聲學(xué)研究前沿最為流行的領(lǐng)域，將一些光學(xué)、微波物理乃至凝聚態(tài)物理的概念引入聲學(xué)，并與人工結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙地結(jié)合在一起，其獨特之處在于能夠?qū)Σǖ南辔弧?/span>振幅進行完全控制，產(chǎn)生想獲得的物理場。得益于聲學(xué)天然的學(xué)科交叉屬性與豐富的應(yīng)用背景，聲學(xué)超材料的概念一經(jīng)提出，就被認(rèn)為在理論研究與實際應(yīng)用中都具有良好的探索前景。
研究亮點：
圖3：剪裁加工的成像超透鏡及其遠(yuǎn)場高分辨二維、三維超聲脈沖-回波成像。
該工作報告了裝飾BC的元皮膚與剪紙相結(jié)合，以實現(xiàn)超薄和超輕的芯片級多功能超聲設(shè)備。把設(shè)計的超材料和超聲脈沖回波相結(jié)合BC元皮膚剪紙實現(xiàn)了高精度(~10 μm)超聲波束的全振幅調(diào)制。他們先后實現(xiàn)了兩種超輕(< 20mg)級芯片級超聲器件，即全息元透鏡和三維成像元透鏡。多孔結(jié)構(gòu)元透鏡的非局部耦合產(chǎn)生了聲全息圖，這對全息超聲鑷的實現(xiàn)具有重要意義。同心縫結(jié)構(gòu)超聲元透鏡可實現(xiàn)遠(yuǎn)場物體的高分辨率三維回波成像。該方法兼容高頻功能二維器件和折紙/基疊技術(shù)，對推動納米/微超聲超材料在先進生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)中的應(yīng)用具有重要意義。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41172-2
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