Uma nova simulação de computador mostra as possibilidades promissoras do campo em expansão da topologia. Estruturas mecânicas projetadas de maneira inteligente transmitem o som exclusivamente para um lado e são imunes a erros de fabricação. O estudo foi publicado em Física da Natureza .

Imagine desembalar um fone de ouvido recém-comprado apenas para descobrir que um fone de ouvido está ligeiramente danificado. Você tem todo o direito de devolvê-lo - afinal, nunca soará como novo. Contudo, com a ajuda de alguma física fundamental, no futuro, pode ser possível criar produtos que carreguem o som perfeitamente, mesmo apesar de quaisquer defeitos de fabricação. O grupo de pesquisa do físico de Leiden, Vincenzo Vitelli, simula materiais que transportam som apenas em sua superfície e em uma direção, sendo imunes a danos.

Fluido ativo

O pesquisador de pós-doutorado Anton Souslov mostra um visual de sua simulação (figura), representando uma estrutura de anéis contendo o chamado fluido ativo - um líquido que consiste em partículas autopropelidas como bactérias ou coloides rolantes. O sistema foi projetado para conter o dobro de anéis nos quais o fluido ativo circula no sentido horário (vermelho) em vez de no sentido anti-horário (azul). Isso confere ao fluido interno um movimento líquido no sentido horário, o que acaba tendo um efeito especial em como o material transporta o som.

Som não afetado

Se você colocar uma caixa de som próximo a um dos lados, o som não se propagará por toda a estrutura. Em vez de, ele se moverá apenas ao longo das bordas e apenas no sentido horário. A beleza é que qualquer dano, como a amolgadela à direita, não afeta o som de forma alguma. 'Este conceito pode ser útil para projetar equipamentos de ultra-som imunes a erros de fabricação, 'diz Souslov. 'Ou dispositivos para cirurgia não invasiva, onde você almeja tumores com ultrassom de alta intensidade. Outras aplicações podem ser paredes à prova de som ou mesmo fibra óptica, porque o princípio funciona da mesma forma para ondas de luz. '

Topologia

Os entusiastas da física podem reconhecer a analogia com isolantes topológicos, que isolam por dentro, mas conduzem corrente elétrica na superfície. O design de Leiden faz o mesmo com o som, e também encontra suas raízes na interface entre a física e a topologia - um campo em expansão que foi o tema do Prêmio Nobel de Física de 2016. As estruturas topológicas permanecem inalteradas por alongamento ou flexão. Apenas deformações extremas, como rasgo ou colagem, alteram suas propriedades.