Componentes eletrônicos, como transistores, transmitem correntes elétricas em apenas uma direção. E se pudéssemos criar materiais que pudessem alcançar efeitos semelhantes para vibrações mecânicas? Para muitas aplicações, tendo materiais que transmitem vibrações em uma direção, mas não no outro, seria extremamente útil. Na natureza, tais materiais não existem, mas um grupo de físicos da Universidade de Amsterdã projetou um metamaterial que pode fazer exatamente isso.

Materiais que mostram esta 'transmissão unidirecional de movimento' podem, por exemplo, ser usado para construir estruturas que seriam muito mais resistentes a terremotos. Os materiais normais transmitem informações e energia - tanto desejadas quanto indesejadas - em todas as direções por meio de vibrações mecânicas. Isso acontece em todas as escalas:a superfície da Terra durante um terremoto é um exemplo, mas o mesmo acontece com a corda de um violão quando é puxada, ou com nossos próprios tecidos durante um ultrassom.

Meta-átomos robóticos

Em sua nova pesquisa, que foi publicado em Nature Communications na quinta feira, os quatro físicos criaram um novo metamaterial "robótico". Cada bloco de construção deste material é um minúsculo robô capaz de sentir e agir de acordo com o comportamento de seus vizinhos por meio de loops de feedback locais. Os pesquisadores usaram esses loops de feedback programáveis ​​para quebrar a simetria do movimento. Como resultado, um determinado bloco de construção não reage da mesma maneira ao deslocamento de seu vizinho esquerdo como reage ao da direita.

Amplificação unilateral

Ao colocar vários desses blocos de construção juntos, os pesquisadores montaram um metamaterial com uma propriedade única:as ondas que se propagam por meio desse material são dissipadas (amortecidas) quando se propagam em uma direção, mas são amplificadas quando se propagam na direção oposta. Este material robótico é a chave no desenvolvimento de novos sistemas de guia de ondas que são capazes de enfocar vibrações indesejadas em partes fortes de estruturas. Além de construir estruturas sólidas, a amplificação unidirecional poderia, por exemplo, ser usado para aproveitar a energia ou realizar medições de alta qualidade sem afetar os arredores.