I componenti elettronici come i transistor trasmettono correnti elettriche in una sola direzione. E se potessimo creare materiali in grado di ottenere effetti simili per le vibrazioni meccaniche? Per molte applicazioni, avere materiali che trasmettono vibrazioni in una direzione, ma non nell'altro, sarebbe estremamente utile. In natura, tali materiali non esistono, ma un gruppo di fisici dell'Università di Amsterdam ha ora progettato un metamateriale che può fare proprio questo.

I materiali che mostrano questa "trasmissione unidirezionale del movimento" potrebbero, Per esempio, essere utilizzato per costruire strutture che sarebbero molto più resistenti ai terremoti. I materiali normali trasmettono informazioni ed energia, sia volute che indesiderate, in ogni direzione attraverso vibrazioni meccaniche. Questo accade su tutte le scale:la superficie della terra durante un terremoto ne è un esempio, ma lo stesso accade con la corda di una chitarra quando viene pizzicata, o con i nostri stessi tessuti durante un'ecografia.

Meta-atomi robotici

Nella loro nuova ricerca, che è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura di giovedì, i quattro fisici crearono un nuovo metamateriale 'robotico'. Ogni elemento costitutivo di questo materiale è un minuscolo robot in grado di rilevare e agire sul comportamento dei suoi vicini attraverso circuiti di feedback locali. I ricercatori hanno utilizzato questi circuiti di feedback programmabili per rompere la simmetria del movimento. Di conseguenza, un dato blocco costitutivo non reagisce allo stesso modo allo spostamento del suo vicino di sinistra come reagisce a quello di destra.

Amplificazione unidirezionale

Mettendo insieme diversi di questi elementi costitutivi, i ricercatori hanno assemblato un metamateriale con una proprietà unica:le onde che si propagano attraverso questo materiale vengono dissipate (smorzate) quando si propagano in una direzione ma vengono amplificate quando si propagano nella direzione opposta. Questo materiale robotico è fondamentale per lo sviluppo di nuovi sistemi di guida delle onde in grado di concentrare le vibrazioni indesiderate su parti robuste delle strutture. Oltre a costruire strutture solide, l'amplificazione unidirezionale potrebbe, Per esempio, essere utilizzato per sfruttare l'energia o eseguire misurazioni di alta qualità senza influenzare l'ambiente circostante.