它可能看起来像一个奇怪的自行车头盔，或者是在《回到未来》中布朗博士的实验室中发现的一件设备，但这个由塑料和铜线制成的小工具是一项技术突破，有可能彻底改变医学成像。尽管看起来很有趣，但该设备实际上是一种超材料，包含大量的物理、工程和数学知识。

它是由工程学院机械工程教授张欣和她在波士顿大学光子中心的科学家团队开发的。他们是超材料方面的专家，这是一种由小单胞创建的工程结构，单独可能并不引人注目，但当以精确的方式组合在一起时，可以获得自然界中没有的新超级大国。例如，超材料可以弯曲、吸收或操纵波——例如电磁波、声波或无线电波。每个单位单元，也称为谐振器，通常以重复的方式排列成行和列;它们可以设计成不同的尺寸和形状，并放置在不同的方向，这取决于它们被设计用来影响哪些波浪。

超材料可以具有许多新颖的功能。张教授同时也是电气和计算机工程、生物医学工程和材料科学与工程的教授，他设计了一种声学超材料，可以在不停止气流的情况下阻挡声音(想象一下更安静的喷气发动机和空调)和一种磁性超材料，可以改善用于医学诊断的磁共振成像 (MRI) 机器的质量。

波士顿大学工程学院教授张欣和她的研究合作者开发了一种新的 3D 超材料，该材料有可能改善人脑的 MRI 成像。球形结构可以像头盔一样佩戴，并且可以改变尺寸以更快、更高质量地创建图像——最终改善 MRI 功能，同时降低成本。图片来源：波士顿大学光子学中心/Ke Wu/Xin Zhang

现在，张和她的团队在可穿戴超材料方面的工作更进一步。这种圆顶形设备可以戴在人的头上，可以在脑部扫描期间佩戴，提高 MRI 的性能，创建可以以两倍于正常速度捕获的更清晰的图像。

头盔由一系列磁性超材料谐振器制成，这些谐振器由包裹在铜线中的 3D 打印塑料管制成，按阵列分组，并精确排列以引导 MRI 机器的磁场。张说，将磁性超材料——以头盔形式或作为最初设计的平面阵列——放置在要扫描的身体部位附近，可以降低 MRI 的成本，对医生、放射科医生和患者来说更省时——同时改善图像质量。