Una nuova simulazione al computer mostra le promettenti possibilità del settore in forte espansione della topologia. Le strutture meccaniche progettate in modo intelligente trasmettono il suono esclusivamente in un modo e sono immuni agli errori di fabbricazione. Lo studio è stato pubblicato su Fisica della natura .

Immagina di disimballare un auricolare appena acquistato solo per scoprire che un auricolare è leggermente danneggiato. Hai tutto il diritto di rispedirlo indietro - dopo tutto, non suonerà mai come nuovo. Però, con l'aiuto di un po' di fisica fondamentale, in futuro potrebbe essere possibile creare prodotti in grado di riprodurre perfettamente il suono nonostante eventuali difetti di fabbricazione. Il gruppo di ricerca del fisico di Leida Vincenzo Vitelli simula materiali che trasportano il suono solo sulla loro superficie e in una direzione pur essendo immuni ai danni.

Fluido attivo

Il ricercatore post-dottorato Anton Souslov mostra un'immagine della sua simulazione (figura), raffigurante una struttura di anelli contenenti un cosiddetto fluido attivo, un liquido costituito da particelle semoventi come batteri o colloidi rotanti. Il sistema è stato progettato per contenere il doppio degli anelli in cui il fluido attivo gira in senso orario (rosso) anziché in senso antiorario (blu). Questo conferisce al fluido all'interno un movimento netto in senso orario, che risulta avere un effetto speciale su come il materiale trasporta il suono.

Suono inalterato

Se si posiziona uno stereo accanto a uno dei lati, il suono non si propagherà attraverso l'intera struttura. Anziché, si sposterà solo lungo i bordi e solo in senso orario. Il bello è che ogni danno, come l'ammaccatura a destra, non influisce affatto sul suono. "Questo concetto potrebbe essere utile per progettare apparecchiature a ultrasuoni immuni da errori di fabbricazione, "dice Suslov. 'O dispositivi per la chirurgia non invasiva, dove prendi di mira i tumori con ultrasuoni ad alta intensità. Altre applicazioni potrebbero essere pareti insonorizzate o anche fibra ottica, perché il principio funziona altrettanto bene per le onde luminose.'

topologia

Gli appassionati di fisica potrebbero riconoscere l'analogia con gli isolanti topologici, che isolano all'interno ma conducono corrente elettrica sulla superficie. Il design di Leiden fa lo stesso per il suono, e trova anche le sue radici nell'interfaccia tra fisica e topologia, un campo in forte espansione che è stato oggetto del Premio Nobel per la Fisica 2016. Le strutture topologiche non vengono influenzate da stiramenti o piegamenti. Solo deformazioni estreme come strappi o incollaggi cambiano le loro proprietà.