你能永遠捕獲能量嗎？通過束縛態連續體（BIC），這是可能的，以下是科學家們首次實現這一目標的方法。

大約96年前，物理學家約翰·馮·諾伊曼（John von Neumann）和尤金·維格納（Eugene Wigner）提出了一種奇怪的波的行為，即使在今天，這種行為也讓科學家們感到困惑。他們將其命名為連續體束縛態（BIC）。

BIC是一種奇怪的波行為，能量被困在一個系統中，即使它看起來應該逃逸。想像一下，聲音或光波無限期地停留在一個地方而不會洩漏出去，即使它被通常會傳播的空間所包圍。

到目前為止，它一直被認為是一個理論概念，不可能在現實中發生。但是，國內研究組首次成功地在粒子中實現了BIC。

他們做了一個有趣的實驗，在這個實驗中，他們將機械波捕獲在一個單一的諧振器中。以下是他們如何完成這項幾乎不可能完成的壯舉。

在圓柱體中捕獲波

研究人員使用小的圓柱形石英棒來構建一個可以控制機械波如何移動的系統。他們找到了一種方法，通過仔細調整桿狀細胞彼此接觸的方式來操縱這些波的相互作用。

他們注意到，當他們以特定的方式排列桿時，發現機械波完全被困在單個桿內而沒有任何能量洩漏。這種束縛在物理學家中被稱為偏光保護BIC。

石英棒系統實現了這種BIC，其品質因數（Q因數）超過1000，這意味著它可以以很小的損失存儲能量。接下來，研究人員將幾根桿子連成一排，觀察到捕獲的波可以沿著整個鏈條延伸，而不會擴散或損失能量。這種不尋常的行為被稱為平帶。

“這就像把一塊石頭扔進一個平靜的池塘，看到漣漪靜止不動，只在原地振動。即使該系統允許波動，能量也不會傳播 —— 它保持在完美的限制範圍內，”浦項科技大學（POSTECH）的首席研究員、博士生張永泰說。

這些單獨受限的波模（BIC和平坦帶）共同在系統中形成一個非擴展帶，稱為連續統中的束縛帶（BBIC）。這種特殊的波的行為使能量即使在波穿過連接系統時也能被捕獲。

邁向超高效設備的重要一步

我們今天使用的許多機器，如微波爐，智能手機，揚聲器，智慧手錶，使用諧振器放大不同的波（例如，聲波，電磁波等）。

然而，目前使用的諧振器有很大的局限性。它們不斷地失去能量，需要持續的電力供應來保持活躍。連續體中的綁定狀態（BIC）和連續體中的綁定帶（BBIC）可以改變這一點。

有了BIC內部諧振器，系統可以儲存能量而不會損失能量，這有助於製造更高效的設備，而不需要恆定的能量輸入。使用BBIC，當多個系統連接在一起時，捕獲波仍然可以在不損失能量的情況下通過系統。這可能會導致設備工作時間更長、效率更高。

“我們打破了長期存在的理論界限。該研究的作者之一Junsuk Rho說：“雖然這仍處於基礎研究階段，但其意義重大 —— 從低損耗能量設備到下一代感感和信號技術。”

這項研究發表在《物理評論快報》雜誌上。