Na última década, os cientistas têm feito experiências com metamateriais, materiais artificiais projetados com estruturas internas periódicas para dar-lhes propriedades não encontradas em materiais naturais. Dependendo de sua geometria interna e composição, pesquisadores descobriram que podem controlar ondas que se propagam através de alguns desses materiais, filtrar o som ou desviar a luz para que um objeto pareça "encoberto" ou invisível, por exemplo.

Esse mesmo princípio poderia ser aplicado ao controle de ondas sísmicas? Na Reunião Anual SSA 2019, sismólogos de todo o mundo discutirão como a teoria do metamaterial pode ser aplicada a tudo, desde o desenvolvimento de barreiras defletoras até a manipulação do layout de edifícios em uma cidade como uma forma de minimizar o impacto de ondas sísmicas superficiais prejudiciais.

Lav Joshi, um Ph.D. estudante e J. P. Narayan, um professor do Instituto Indiano de Tecnologia em Roorkee, A Índia está explorando se o conceito de metamaterial pode ser dimensionado para o tamanho de uma cidade. Eles foram inspirados por estudos anteriores, onde os pesquisadores observaram como grupos de árvores podem ser usados ​​como um metamaterial natural para mitigar o potencial prejudicial das ondas de Rayleigh, que "rola" pelo chão se espalhando a partir da zona epicentral de um terremoto.

"Emprestando ideias desses estudos, começamos a trabalhar no conceito de estruturas existentes como metamateriais ou metaestruturas, combinando nosso conhecimento atual de efeitos de interação local-cidade e propagação de ondas sísmicas, "disse Joshi.

Joshi e seus colegas realizaram simulações 3-D de como as ondas Rayleigh passam pelas estruturas de diferentes alturas e larguras dentro de uma cidade. Eles descobriram que as estruturas agem como "ressonadores" que extraem energia das ondas de Rayleigh.

Para maximizar esse efeito em toda a cidade, Joshi disse, "o arranjo possível para uma cidade seria que a altura de um edifício deveria diminuir radialmente para dentro, como o modo de vibração longitudinal fundamental de edifícios altos pode coincidir com o modo de vibração de flexão de edifícios mais curtos, causando uma redução significativa em seus danos. "

Outros fatores, incluindo características da paisagem circundante, como montanhas e vales, irá interagir com o padrão dos edifícios também, afetando a extensão do dano, ele adicionou.

Em outra apresentação na reunião, Maria Todorovska, da Universidade de Tianjin, na China, apresentará seu trabalho sobre como um arranjo periódico de barreiras de grande escala, como buracos escavados e colinas, pode atuar como um metamaterial sísmico. Seus resultados de modelagem mostram que "vales" periódicos parecem reduzir mais o movimento do solo do que "desfiladeiros" ou colinas mais profundos e estreitos.

Com mais pesquisas, a ideia de padronizar a paisagem urbana como um metamaterial sísmico pode ajudar os planejadores de cidades e engenheiros de terremotos à medida que constroem em áreas onde são esperados terremotos rasos, os cientistas dizem.