Uma coleção de engrenagens especificamente projetada é macia em uma extremidade e rígida na outra. Essas propriedades robustas mantêm-se mesmo no caso de imperfeições de fabricação. Esta pesquisa emergente pode levar a novas maneiras de projetar dispositivos com engrenagens, como rastreadores de satélite ou relógios, e o estudo foi relatado em Revisão Física X .

Imagine duas rodas dentadas conectadas. Girar um no sentido horário faz com que o outro gire no sentido anti-horário. Conectar uma terceira marcha a ambas faz com que o sistema emperre. Os físicos de Leiden Anne Meeussen e Jayson Paulose desenvolveram agora um complexo conjunto de engrenagens que se prendem em um só lugar, mas que opera em outro. Considerado um novo metamaterial, é rígido de um lado e macio do outro.

No vídeo abaixo, este mecanismo notável parece mágico, mas os pesquisadores o conceberam matematicamente. 'A beleza deste princípio é que é um sistema robusto, 'diz o líder do grupo, Prof. Vincenzo Vitelli. 'Podemos decidir quais partes são moles ou rígidas, e o mecanismo continua funcionando mesmo se as engrenagens estiverem imperfeitas. Esta propriedade é freqüentemente chamada de robustez topológica. '

Como as propriedades de rigidez são inerentes ao sistema, os fabricantes podem usar o princípio para construir dispositivos mecânicos, como relógios, usando componentes mais baratos, enquanto preserva o desempenho. Vitelli:'Isso pode ser mais aplicável a dispositivos de rastreamento, como rastreadores de satélite baseados em mecanismos engrenados. '

O desenvolvimento é inspirado em isoladores topológicos eletrônicos, que ganhou o Prêmio Nobel de Física 2016. Eles isolam por dentro, mas conduza eletricidade em suas superfícies. E mesmo que tenham imperfeições, a corrente continuará fluindo. Em vez de propriedades eletrônicas, O grupo de Vitelli trata da rigidez. Seus sistemas são rígidos em lugares selecionados e suaves em outros, independentemente de imperfeições.