Negli ultimi dieci anni gli scienziati hanno sperimentato metamateriali, materiali artificiali progettati con strutture interne periodiche per conferire loro proprietà non riscontrabili nei materiali naturali. A seconda della loro geometria e composizione interna, i ricercatori hanno scoperto che possono controllare le onde che si propagano attraverso alcuni di questi materiali, filtrare il suono o deviare la luce in modo che un oggetto appaia "mantellato" o invisibile, ad esempio.

Questo stesso principio potrebbe essere applicato al controllo delle onde sismiche? Alla riunione annuale della SSA 2019, sismologi di tutto il mondo discuteranno su come la teoria dei metamateriali potrebbe essere applicata a qualsiasi cosa, dallo sviluppo di barriere deflettenti alla manipolazione della disposizione degli edifici all'interno di una città come un modo per ridurre al minimo l'impatto delle onde sismiche di superficie dannose.

Lav Joshi, un dottorato di ricerca studente e J.P. Narayan, professore all'Indian Institute of Technology di Roorkee, L'India sta esplorando se il concetto di metamateriale può essere ridimensionato fino alle dimensioni di una città. Sono stati ispirati da studi precedenti in cui i ricercatori hanno esaminato come i gruppi di alberi potrebbero essere utilizzati come metamateriale naturale per mitigare il potenziale dannoso delle onde di Rayleigh, che "rotolano" sul terreno diffondendosi dalla zona epicentrale di un terremoto.

"Prendendo in prestito idee da questi studi, abbiamo iniziato a lavorare sul concetto di strutture esistenti come metamateriali o metastrutture, combinando la nostra attuale conoscenza degli effetti di interazione sito-città e propagazione delle onde sismiche, " disse Joshi.

Joshi e colleghi hanno condotto simulazioni 3D di come le onde di Rayleigh passano attraverso le strutture di varie altezze e larghezze all'interno di una città. Hanno scoperto che le strutture agiscono come "risonatori" che prelevano energia dalle onde di Rayleigh.

Per massimizzare questo effetto in tutta la città, Joshi ha detto, "la possibile disposizione per una città sarebbe che l'altezza di un edificio dovrebbe diminuire radialmente verso l'interno, poiché la modalità di vibrazione longitudinale fondamentale dei grattacieli può coincidere con la modalità di vibrazione flessionale di edifici più corti, causando una significativa riduzione dei loro danni”.

Altri fattori, comprese le caratteristiche del paesaggio circostante come montagne e valli, interagirà anche con il modello degli edifici, incidere sull'entità del danno, Ha aggiunto.

In un'altra presentazione al convegno, Maria Todorovska dell'Università di Tianjin in Cina presenterà il suo lavoro su come una disposizione periodica di barriere su larga scala come buchi scavati e colline potrebbe fungere da metamateriale sismico. I suoi risultati di modellazione mostrano che le "valli" periodiche sembrano ridurre più movimento del suolo rispetto a "canyon" o colline più profondi e stretti.

Con più ricerche, l'idea di modellare il paesaggio urbano come metamateriale sismico potrebbe aiutare gli urbanisti e gli ingegneri sismici mentre costruiscono in aree dove sono previsti terremoti dannosi superficiali, dicono gli scienziati.