metamateriali meccanici, che esibiscono proprietà insolite come il morphing della forma e la programmabilità, sono stati trovati per mostrare ulteriori caratteristiche sorprendenti. Quando i materiali sono un gradino più grandi, sembrano applicarsi nuove regole. Lo hanno scoperto i ricercatori di AMOLF, Università di Leida e Università di Amsterdam. I loro risultati saranno pubblicati in Fisica della natura il 25 settembre.

"In materiali standard come un elastico, capiamo cosa succede quando aggiungi più materiale, " dice il primo autore Corentin Coulais. "Se fai l'elastico due volte più lungo, allora è due volte più facile allungare. Questa è la meccanica di base. Ma i metamateriali meccanici sono diversi. Può succedere l'esatto contrario. Per esempio, abbiamo scoperto che un metamateriale lungo può effettivamente essere più rigido di uno corto".

Fino ad ora, la ricerca sui metamateriali si è concentrata su sistemi relativamente piccoli in cui aspetti come la programmabilità sono facilmente indagabili. "Però, sospettavamo che si sarebbero verificati effetti diversi in sistemi più grandi, "dice Coulais. "Ora l'abbiamo studiato a fondo."

Come postdoc nel gruppo per i Metamateriali Meccanici di Martin van Hecke, Coulais ha esaminato una striscia di metamateriale relativamente semplice insieme allo studente di master dell'Università di Leiden Chris Kettenis. Questo metamateriale unidimensionale, costituita da elementi rigidi che possono ruotare leggermente l'uno rispetto all'altro, divenne inaspettatamente più rigido quando la sua lunghezza fu raddoppiata. Il sorprendente effetto di scala si è verificato anche nel caso dei metamateriali bi e tridimensionali più complessi.

Il team ha anche scoperto che esisteva anche una caratteristica scala di lunghezza che segnava il passaggio da piccolo a grande. Coulais dice, "Vediamo che al di sopra di questa scala, la speciale funzionalità dei metamateriali si logora, per così dire. Gli effetti speciali della struttura geometrica si diffondono."

Coulais sottolinea che solo il design del metamateriale è responsabile della caratteristica scala di lunghezza. Prendere, Per esempio, l'influenza della flessibilità dei punti di articolazione tra i quadrati. Le proprietà intrinseche della gomma di cui è composto il metamateriale non sono rilevanti. "Questo è davvero un nuovo fenomeno fisico che ora siamo stati in grado di riprodurre anche nelle simulazioni al computer".

È chiaro che i progettisti di metamateriali dovrebbero tenere conto della caratteristica scala di lunghezza. Però, questo non limita le possibilità, dice Coulais. "Anzi, la nuova fisica che ora descriviamo in Fisica della natura introduce effettivamente una gamma completamente nuova di possibilità."

È venuta alla luce anche un'altra conseguenza degli effetti di scala. Quando il materiale è più grande, un piccolo offset nella posizione del punto di pressione darà luogo ad una risposta del materiale completamente diversa. Questo apre la possibilità di progettare materiali che incorporano diversi tipi di comportamento. Un esempio è un materiale che può essere sia flessibile che rigido a seconda di come è ristretto. Coulais è ora impiegato presso l'Istituto di Fisica dell'Università di Amsterdam (UvA), dove sta continuando il suo lavoro pionieristico con il proprio gruppo di ricerca. "C'è ancora molto da scoprire su questi materiali insoliti".