在昏暗的光线下，猫的视力比你好得多，狗和夜行动物也是如此。这是因为猫眼的结构有一个毡状透明层，即视网膜后面的镜状层。进入眼睛的光线没有被晶状体聚焦到视网膜上，从毡状云芝反射，视网膜在那里有另一个机会接收光线，处理光线，并向视神经发送脉冲。

光学科学家称其为光子晶体。对于猫来说，它是周期性的平行棒——它包含用于改变光流的光子带隙，类似于半导体中的电子带隙，半导体是不存在电子能量状态的能量区域。这些材料的折射率会发生变化，因此会修改和重定向光的传播。

另一个例子是高速公路人行道上的反光标记，这些标记在夜间从汽车的前灯发出。与后者一样，光子晶体是使用光刻、钻孔、激光写入和其他技术通过薄膜层制造的。

光子晶体禁止光穿过的晶体介质部分中某些频率的光。根据科学的定义，这种晶体具有周期性的、不同的区域，每个区域都具有周期性的介电常数。

电介质是一种电绝缘材料，没有自由电子或原子，在施加电场时会阻碍电子的流动。相反，当施加电场时，介电材料会极化，其分子都指向同一方向。蒸馏水是一种介电材料，玻璃、瓷器、干燥空气、纸张和许多其他材料也是如此。电介质用于电容器、液晶显示器和其他设备。

扩展这一概念，“功能光子晶体”是折射率具有平滑、连续变化的材料，而不是尖锐、明显的周期性。这样可以快速对材料的特性进行电子控制。 声子晶体也存在相同的概念。声子是量子化的声波，就像光子是量子化的光波一样。

声子晶体是一种固体，其性质不断变化，为光子能量产生带隙。具有弹性参数周期性变化的人工结构可以操纵弹性波的传播。

现在，由德国开姆尼茨工业大学的David Röhlig领导的一个团队正在提议创建函数声子晶体，该晶体具有平滑和连续的弹性特性变化，而不是严格的周期性变化。该研究发表在《欧洲物理学快报》杂志上。 声音的折射率在传播介质内会不断变化，而不是阶跃函数不连续。在自然界中，这些物质负责声波在水中的长波传播和低层大气中弯曲声波的传播。

使用高性能计算机模拟，该团队专注于了解材料特性与典型阶跃函数不连续性的小偏差对能态声子密度的影响。 他们的结果令人惊讶：即使只是与材料理想阶跃函数的微小偏差，也可能导致声子带结构发生巨大而根本的变化。这将导致许多抢手的特征的出现，例如更大的声子带隙和多个声子带隙。

由于状态的声子密度可以如此迅速地变化，而材料性质的变化很小，因此这种性质将被证明可用于制造固体材料或水中的声子透镜，或用于材料科学、应用物理学和工程学中的新设备。

“我们的研究结果为声子结构提供了一个新的观点，”Röhlig说，“提供了另一种途径，可以在缺乏这种特性的特定几何形状中诱导带隙形成。Röhlig指出，随着阶跃函数参数的变化，状态密度的快速收敛变得更加连续，他指出，这种快速变化将简化潜在的制造方法。

“如果进一步的研究可以通过实验验证我们的预测，我们的结果可以在微技术和机电一体化中找到应用，用于声机械换能器和致动器的设计，”他说。

甚至可以塑造大尺度的环境，“例如布置树木或其他木制建筑单元，这些[物体]具有已知的或专门设计的关于密度和弹性特性的径向连续参数配置文件，以增强环境隔音效果。