最近，我参观了杜克大学工程学院(Duke Engineering)史蒂文·卡默博士(Dr. Steven Cummer)的实验室，以了解超材料，即用来操纵声波和光波的合成材料。
声学超材料最近将传入的声音弯曲成A的形状，研究人员称之为声学全息图。
Cummer’s研究生Abel Xie首先向我展示了声音传播器。它是由一些小块看起来像积木堆在墙上。这些声学超材料是由塑料制成的，包含许多弯曲的路径，可以延迟和传播声波，或者改变声波的方向。这些部件以特定的方式配置，因此它们可以设计声场，一种声全息图。
这些超材料可以被配置成将4千赫的声波引导成字母“a”的形状。研究人员用二维扫频麦克风测量了发出的声波，麦克风像割草机一样在a形的声音上来回移动，然后向右移动、向上移动、然后向左移动，等等。重新组合声波的超材料被称为透镜，因为它可以将声波聚焦到一个或多个点，就像光弯曲透镜一样。
谢随后向我展示了一种比它小10倍的声波超材料，它可以传播40千赫的超声波。他告诉我，由于40千赫的电量远远超出了人类的听力范围，这对于手机等设备的无线非接触式充电可能是一个可行的选择。更小的波传播器可以将听不见的声波直接传输到你的设备上，然后另一项技术，称为转染器，可以将声波能量转换成电能。
这种结构中间有一个麦克风，可以表演“鸡尾酒会”的把戏，人类可以
2从许多声音中辨别出一个声音。
既然波浪已经被引导，我们该如何解读它们呢?谢带我去看桌子中间那个看起来像塑料芝士蛋糕的东西。它是深米黄色的，被切成许多“片”。每一片都被进一步划分成不同深度的独特蜂房。每片都用玻璃片隔开。这样，声波就能穿过每个薄片独特的蜂窝状结构，到达中间的麦克风。麦克风将能够根据声波在每片不同蜂窝状结构上的变化来识别声音的来源。
谢将麦克风分辨声音来源和理解特定声音的能力描述为“鸡尾酒会效应”，也就是人类在嘈杂的房间里辨别一个人说话的能力。这种高密度的塑料声传感器能够分辨多达三个不同的人说话，并确定他们与麦克风之间的关系。他解释了如何将这项技术小型化，并在像Amazon Echo这样的设备上实现，从而提高效率。
卡默博士和谢阿贝尔的研究正在改变我们对麦克风和声音的看法，或许有一天会改进各种各样的技术，从数字助理到手机无线充电。
Frank diLustro是北卡罗来纳科学与数学学院的一名大四学生。
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