p As pessoas estão cada vez mais dependentes de seus telefones celulares, tablets e outros dispositivos portáteis que os ajudam a navegar na vida diária. Mas esses gadgets estão sujeitos ao fracasso, frequentemente causado por pequenos defeitos em seus complexos eletrônicos, que pode resultar do uso regular. Agora, um jornal de hoje Nature Electronics detalha uma inovação de pesquisadores do Advanced Science Research Center (ASRC) do The Graduate Center da City University of New York que fornece proteção robusta contra danos nos circuitos que afetam a transmissão do sinal. p A descoberta foi feita no laboratório de Andrea Alù, diretor da Iniciativa Fotônica do ASRC. Alù e seus colegas do The City College de Nova York, A Universidade do Texas em Austin e a Universidade de Tel Aviv foram inspiradas pelo trabalho seminal de três pesquisadores britânicos que ganharam o Prêmio Nobel de Física de 2016 por seu trabalho, que provou que propriedades particulares da matéria (como a condutividade elétrica) podem ser preservadas em certos materiais, apesar das mudanças contínuas na forma da matéria. Esse conceito está associado à topologia - um ramo da matemática que estuda as propriedades do espaço que são preservadas sob deformações contínuas.

p "Nos últimos anos, tem havido um grande interesse em traduzir este conceito de topologia da matéria da ciência dos materiais para a propagação da luz, "disse Alù." Alcançamos dois objetivos com este projeto:Primeiro, mostramos que podemos usar a ciência da topologia para facilitar a propagação robusta de ondas eletromagnéticas em componentes eletrônicos e de circuitos. Segundo, mostramos que a robustez inerente associada a esses fenômenos topológicos pode ser auto-induzida pelo sinal que viaja no circuito, e que podemos alcançar essa robustez usando não linearidades adequadamente adaptadas em matrizes de circuito. "

p Para atingir seus objetivos, a equipe usou ressonadores não lineares para moldar um diagrama de banda do conjunto de circuitos. O array foi projetado de forma que uma mudança na intensidade do sinal pudesse induzir uma mudança na topologia do diagrama de banda. Para baixas intensidades de sinal, o circuito eletrônico foi projetado para suportar uma topologia trivial, e, portanto, não fornecem proteção contra defeitos. Nesse caso, conforme os defeitos foram introduzidos na matriz, a transmissão do sinal e a funcionalidade do circuito foram afetadas negativamente.

p À medida que a tensão foi aumentada além de um limite específico, Contudo, a topologia do diagrama de banda foi modificada automaticamente, e a transmissão do sinal não foi impedida por defeitos arbitrários introduzidos na matriz do circuito. Isso forneceu evidências diretas de uma transição topológica no circuito que se traduziu em uma robustez auto-induzida contra defeitos e desordem.

p "Assim que aplicamos o sinal de alta tensão, o sistema se reconfigurou, induzir uma topologia que se propagou por toda a cadeia de ressonadores, permitindo que o sinal fosse transmitido sem nenhum problema, "disse A. Khanikaev, professor do The City College de Nova York e co-autor do estudo. "Porque o sistema não é linear, é capaz de passar por uma transição incomum que torna a transmissão do sinal robusta, mesmo quando há defeitos ou danos ao circuito. "

p "Essas ideias abrem oportunidades empolgantes para eletrônicos inerentemente robustos e mostram como conceitos complexos em matemática, como o da topologia, pode ter impacto na vida real em dispositivos eletrônicos comuns, "disse Yakir Hadad, autor principal e ex-pós-doutorado no grupo de Alù, atualmente é professor da Universidade de Tel-Aviv, Israel. "Idéias semelhantes podem ser aplicadas a circuitos ópticos não lineares e estendidas a metamateriais não lineares bidimensionais e tridimensionais."