我国科学家实现水波单向传播

它是人类在海洋中活动的重要场所。如果能灵活控制水波的传播方向，减少相关设备的入侵，将极大地方便人类活动，对海洋环境保护有积极意义。近日，厦门大学陈教授研究组利用人工表面等离子体激元的理论和方法，在水波局域现象的研究中取得了重要突破，提出了水波偏振等离子体激元的新概念，并通过设计的超材料结构实现了水波的单向传播。近日，国际期刊《物理评论快报》对相关成果做了重点报道。

研究人员发现，麦克斯韦的横向磁场模式方程类似于亥姆霍兹的表面水波方程。通过比较发现，介电常数张量和水深张量是相互对应的，因此可以通过控制不同地方的水深来实现不同的折射率分布。但这种类比有一定的局限性，它只能适用于均匀重力系统。为了求解更复杂的水波系统，研究者们推导出了通用的浅水波方程，该方程不仅适用于各向异性和非均匀水深的情况，也适用于非均匀重力系统。

在研究中，他们提出并设计了一维凹槽阵列，首次实现了水波的定位和单向传播。在此基础上，他们凝聚了“负水深”和“水波极化激子”的新概念，为变换流体力学提供了新的见解。

"该装置可以等效为各向异性水深和负水深."陈解释说，在这项研究中，激发电磁波单向传播的等离子体激元方法被推广到水波，激发了水波的单向传播。金属之所以能在其表面激发出高度局域化的等离子体激元，是因为金属在特定频段的介电常数为负，而自然界不存在“负”水深。但研究人员发现，由刚体组成的一维凹槽阵列可以等效为负水深，可以激发出单向水波。

研究结果表明，水波可以信息化，有可能实现水波的单向传输、水体净化等重要应用。同时具有潜在的海上运输价值。记者傅晓波