颗粒晶体（granularcrystals）由于其对应力波的新奇调控作用，近几十年来广受科学界的关注。作为最简单的形式，一维颗粒链支持孤立波的传播，也即在一端激发的应力脉冲可以在传播中不发生衰减和弥散，这是由于相邻颗粒间赫兹接触的非线性造成的。通过改变这一基本系统组成单元的材料属性和空间排布，可以实现多种多样的应力波调节方式。一个典型的例子是在钢球直链中插入软球，可以把大部分能量限制在软球区域，只有较少的能量可以通过整个系统，从而起到缓冲吸能的作用。美国加州大学圣迭戈分校（UCSD）的Prof.Nesterenko课题组以及加州理工学院（Caltech）的Prof.Daraio课题组在这方面做出了杰出的工作。然而这一系统的不足之处在于无法定量预测究竟有多少能量最终通过系统，传出软球区的应力波具有怎样的幅值和波速等，然而这种预测在信号传输、测试仪器等领域具有重要意义。同时，类似的系统在微观尺度上的物理现象仍待考究。

随着近年来纳米科学的飞速发展，对于纳米材料机械性能的研究成为热点，应力波的传播便是其中之一。最近许骏教授课题组利用分子动力学模拟，从理论上将单壁碳纳米管系统嵌入一维巴基球系统，首次在纳观尺度上实现了对孤立波的定量调控。这一定量调控的核心就是利用单壁碳纳米管系统的衰减特性。研究工作通过建立能量通道（Universalenergy channel）的概念，对单壁碳纳米管中的能量衰减进行了形象的定量描述，孤立波调控机理和调控实例如图一、图二所示：

图一系统描述及孤立波调控机理示意图  

图二孤立波定量调控实例

接下来根据通过通道的能量可以对第二段孤立波的幅值和波速给出精确预测，从而实现了应力波的定量调控，它对纳观尺度下波调控器件的发展和设计给出了指导性建议。这一研究成果现已发表在碳材料著名期刊Carbon上，该期刊最新影响因子IF= 6.198。

此外，许骏教授课题组关于孤立波在纯一维巴基球（C60）系统和耗散波在纯单壁碳纳米管（SWNT）系统的研究均于今年分别发表在著名期刊ScientificReports（IF = 5.228）和ExtremeMechanics Letters上（主编为哈佛大学Prof. Z. Suo, 伊利诺伊州立大学香槟分校Prof.J. Rogers和卡内基梅隆大学Prof. K.J. Hsia）。

三篇系列文章完整阐述了一维纳观尺度上应力波传播物理机制，奠定了纳观尺度应力波操纵与调控的理论基础。

值得一提的是上述三项研究工作均由我校交通学院汽车工程系大四本科生郑博文在许骏教授的指导下在不到一年内完成，充分体现了我校本科生扎实的数理功底与出色的科研潜质。目前，郑博文同学已经推免直接攻读博士学位，将继续从事应力波传播行为的基础理论研究工作。

参考文献

[1] J.Xu, B. Zheng, Quantitative tuning nanoscale solitary waves, Carbon, 111,62-66 (2017)

[2] J.Xu, B. Zheng and Y. Liu, Solitary Wave inOne-dimensional Buckyball System at Nanoscale. Scientific Reports6,21052 (2016)；

[3] J.Xu, B. Zheng, Highly effective energy dissipation system based onone-dimensionally arrayed short single-walled carbon nanotubes, ExtremeMechanics Letters (2016), http://dx.”