你能永远捕获能量吗？通过束缚态连续体（BIC），这是可能的，以下是科学家们首次实现这一目标的方法。
大约96年前，物理学家约翰·冯·诺伊曼（John von Neumann）和尤金·维格纳（Eugene Wigner）提出了一种奇怪的波的行为，即使在今天，这种行为也让科学家们感到困惑。他们将其命名为连续体束缚态（BIC）。
BIC是一种奇怪的波行为，能量被困在一个系统中，即使它看起来应该逃逸。想象一下，声音或光波无限期地停留在一个地方而不会泄漏出去，即使它被通常会传播的空间所包围。
到目前为止，它一直被认为是一个理论概念，不可能在现实中发生。但是，国内研究组首次成功地在粒子中实现了BIC。
他们做了一个有趣的实验，在这个实验中，他们将机械波捕获在一个单一的谐振器中。以下是他们如何完成这项几乎不可能完成的壮举。
在圆柱体中捕获波
研究人员使用小的圆柱形石英棒来构建一个可以控制机械波如何移动的系统。他们找到了一种方法，通过仔细调整杆状细胞彼此接触的方式来操纵这些波的相互作用。
他们注意到，当他们以特定的方式排列杆时，发现机械波完全被困在单个杆内而没有任何能量泄漏。这种束缚在物理学家中被称为偏光保护BIC。
石英棒系统实现了这种BIC，其质量因子（Q因子）超过1000，这意味着它可以以很小的损失存储能量。接下来，研究人员将几根杆子连成一排，观察到捕获的波可以沿着整个链条延伸，而不会扩散或损失能量。这种不寻常的行为被称为平带。
“这就像把一块石头扔进一个平静的池塘，看到涟漪静止不动，只在原地振动。即使该系统允许波动，能量也不会传播 —— 它保持在完美的限制范围内，”浦项科技大学（POSTECH）的首席研究员、博士生张永泰说。
这些单独受限的波模（BIC和平坦带）共同在系统中形成一个非扩展带，称为连续统中的束缚带（BBIC）。这种特殊的波的行为使能量即使在波穿过连接系统时也能被捕获。
迈向超高效设备的重要一步
我们今天使用的许多机器，如微波炉，智能手机，扬声器，智能手表，使用谐振器放大不同的波（例如，声波，电磁波等）。
然而，目前使用的谐振器有很大的局限性。它们不断地失去能量，需要持续的电力供应来保持活跃。连续体中的绑定状态（BIC）和连续体中的绑定带（BBIC）可以改变这一点。
有了BIC内部谐振器，系统可以储存能量而不会损失能量，这有助于制造更高效的设备，而不需要恒定的能量输入。使用BBIC，当多个系统连接在一起时，捕获波仍然可以在不损失能量的情况下通过系统。这可能会导致设备工作时间更长、效率更高。
“我们打破了长期存在的理论界限。该研究的作者之一Junsuk Rho说：“虽然这仍处于基础研究阶段，但其意义重大 —— 从低损耗能量设备到下一代传感和信号技术。”
这项研究发表在《物理评论快报》杂志上。
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