将一块石头扔进湖中，涟漪将出现在水面上。通常认为水波是水面的上下振动，波的传播方向垂直于水面的振动方向。但是，现实并不是那么简单。科学家发现，水波涉及复杂的流体力学效应，可以构建丰富的拓扑载体场进行颗粒操纵。
2月6日清晨，北京时代，Zijian教授和Fudan大学物理系什叶派团队，与河南大学，新加坡Nanyang Technological University等研究机构以及SanSevastián国际理论物理中心联合起来。在西班牙，在自然界（自然）研究结果中发表了标题为“用水波拓扑结构操纵颗粒”。
这项研究突破使水浪成为探索拓扑物理学的新平台。它不仅加深了人们对经典重力波系统中向量特征的理解，还揭示了旋转轨道耦合和锁定机制，而且还开辟了操纵物体场运动的水波力的研究。
富丹大学的光子晶体研究团队长期以来一直致力于在光子晶体，结构颜色，相分析阵列天线，拓扑光学和液体表面波的领域进行尖端研究。早在2003年，研究小组的负责人齐吉安教授将人造带隙材料的概念引入了液体表面波系统，并开始系统地研究如何使用拓扑结构来控制液体表面波，包括各种液体的波动水等物质。该现象是最早提出和探索液体表面波调节可能性的国际研究人员之一。
该团队不仅提出了人工结构能量带和水波中等效培养基的理论，而且还通过实验观察到一系列独特的物理效应，例如Water Wave Superlens（2003），自我处理效应（2005）和水。波浪时空涡流（2024）和其他结果已被自然界遵循并报告。
传统上，水波被简化为横向波，波动中的颗粒只上下移动。实际上，除了向上和向下运动外，这些颗粒还具有复杂的椭圆形运动，它们具有明显的Stokes位移效应和矢量特征。
拓扑结构水波颗粒操纵实验：它可以捕获，轨道和悬浮颗粒的自旋运动，甚至可以驱动乒乓球进行轨道运动。
如何控制这些波动？如何形成特定的拓扑并利用它？这些问题一直是学术界未解决的问题，迫切需要掌握清晰的方法来确定和控制特定参数，例如各种水浪场空间中的振幅和相位。
在一个简单的三波干扰场中，Zijian团队成功地产生了各种拓扑水波结构，揭示了水浪系统中拓扑的丰富表现，并提供了重要的理论和实验，以深入讨论对拓扑作用的讨论。古典波系统。依据。
该团队独立开发了一个先进的液体表面波实验观察平台和分阶段的阵列技术，用于任意调节液体表面波。
使用液体表面波拓扑来实现浮动颗粒的多维运动控制已成为研究中的重要创新。该团队首次实现了亚波颗粒的捕获，包括液体表面波梯度，颗粒推进力和轨道运动，由局部波动势头驱动以及由局部自旋密度触发的颗粒自旋运动。
水面上颗粒的自由操纵使得简单系统中肉眼可见的深刻物理概念。这一突破性成就首次证明了拓扑水波场在精确的颗粒操作中的应用潜力，这表明，通过调节波场的拓扑特征，可以实现对颗粒的更稳定和灵活的控制。这为基于拓扑物理学的粒子操纵技术奠定了坚实的理论和实验基础。
水浪艺术效果
这项研究的成功归因于跨学科团队的联合合作，这充分反映了跨多个领域的横切的优势。 Zijian团队和河南大学共同进行了对液体表面波，实验数据分析和粒子操纵实验的定量观察实验的实施。西班牙圣塞瓦斯蒂安国际理论物理中心教授Konstantin Y. Bliokh负责拓扑水波理论的设计和分析。新加坡南南技术大学教授杨耶（Shen Yijie）团队提供了一种研究结构波场的一般理论方法。多方的密切合作成功地促进了波浪物理，拓扑物理和实验技术的整合。
在下一步中，团队计划不断优化实验平台，对拓扑水波结构较丰富的物理特征进行深入研究，探索拓扑水波在粒子操纵领域的潜在应用，机器人控制，水面浮动物体管理和用水量的利用，以及用于光学结构波的光学研究（如声学）提供了更多的理论支持和实验基础。
