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突破百年物理極限!科學家實現「連續體束縛態」實驗里程碑

韓國浦項科技大學(POSTECH)與全北大學的研究團隊,成功在單一共振器中實現了被視為「理論上不可能」的連續體束縛態(BIC),這項刊登於《物理評論快報》的突破性研究,將為未來超高效波控制技術開闢全新道路。

共振現象是智慧型手機、超音波成像等日常科技的基礎,但傳統共振器會持續耗散能量。早在百年前,諾貝爾獎得主馮·諾伊曼和尤金·維格納就提出大膽假設:特定條件下,波動可能被永久侷限而不流失能量。這種「連續體中的束縛態」就像河流中靜止不動的漩渦,但學界長期認為無法在單一共振系統中實現。

研究團隊透過石英製成的圓柱形顆粒系統,建構出高度可調的機械平臺。當精確調整圓柱接觸方式時,他們成功觀測到波動能量完全侷限在單一圓柱內的「極化保護型BIC」,其品質因子(Q值)更突破1,000大關,顯示能量儲存效率極高。

「這就像往靜止池塘丟石頭,卻看到漣漪定格在原地振動」論文第一作者張永泰博士如此形容。當串聯多個特殊圓柱時,團隊更發現被捕捉的波模能形成「平帶」現象,能量完全不分散。這種「連續體中的束縛帶」(BBIC)特性,將為能量採集、超靈敏感測器等應用帶來革命性突破。

主導研究的盧俊錫教授強調:「我們突破了長達百年的理論限制,雖然尚處基礎研究階段,但對低耗能裝置與次世代通訊技術的影響深遠。」該研究獲得韓國國家研究基金會與POSCO-POSTECH-RIST融合研究中心支援。