Una collezione di ingranaggi appositamente progettata è morbida da un lato e rigida dall'altro. Queste proprietà robuste mantengono anche in caso di imperfezioni di fabbricazione. Questa ricerca emergente può portare a nuovi modi di progettare dispositivi orientati come localizzatori satellitari o orologi, e lo studio è stato riportato in Revisione fisica X .

Immagina due ruote dentate collegate. Ruotando uno in senso orario si fa girare l'altro in senso antiorario. Il collegamento di una terza marcia a entrambi provoca il blocco del sistema. I fisici di Leida Anne Meeussen e Jayson Paulose ora hanno sviluppato un complesso assemblaggio di ingranaggi che si attacca in un punto, ma che opera in un altro. Considerato come un nuovo metamateriale, è rigido da un lato e morbido dall'altro.

Nel video qui sotto, questo straordinario meccanismo sembra magico, ma i ricercatori l'hanno ideato matematicamente. 'La bellezza di questo principio è che è un sistema robusto, ' afferma il capogruppo il prof. Vincenzo Vitelli. 'Possiamo decidere quali parti sono morbide o rigide, e il meccanismo continua a funzionare anche se gli ingranaggi sono imperfetti. Questa proprietà è spesso chiamata robustezza topologica.'

Poiché le proprietà di rigidità sono inerenti al sistema, i produttori possono utilizzare il principio per costruire dispositivi meccanici come orologi utilizzando componenti più economici, preservando le prestazioni. Vitelli:'Questo potrebbe essere più applicabile ai dispositivi di localizzazione, come i localizzatori satellitari che si basano su meccanismi a ingranaggi.'

Lo sviluppo si ispira agli isolatori topologici elettronici, che ha vinto il Premio Nobel 2016 per la Fisica. Isolano all'interno, ma conducono elettricità sulle loro superfici. E anche se hanno imperfezioni, la corrente continuerà a scorrere. Invece di proprietà elettroniche, Il gruppo di Vitelli affronta la rigidità. I suoi sistemi sono rigidi in alcuni punti e morbidi in altri, indipendentemente dalle imperfezioni.