Cientistas projetaram um metamaterial sintético para direcionar ondas mecânicas ao longo de um caminho específico, o que adiciona uma camada inovadora de controle à realidade 4D, também conhecida como dimensão sintética.
A vida cotidiana envolve as três dimensões ou 3D – ao longo dos eixos X, Y e Z, ou para cima e para baixo, esquerda e direita, e para frente e para trás. Mas, nos últimos anos, cientistas como Guoliang Huang, o Huber and Helen Croft Chair em Engenharia da Universidade de Missouri, exploraram uma “quarta dimensão” (4D), ou dimensão sintética, como uma extensão de nossa realidade física atual.
Criação de um novo metamaterial sintético
Recentemente, Huang, juntamente com uma equipe de cientistas do Laboratório de Materiais Estruturados e Dinâmica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Missouri, alcançou um avanço significativo. Eles criaram com sucesso um novo metamaterial sintético com recursos 4D. Isso inclui a capacidade de controlar as ondas de energia na superfície de um material sólido. Essas ondas de energia, conhecidas como ondas de superfície mecânicas, são fundamentais para a forma como as vibrações viajam ao longo da superfície de materiais sólidos.
Embora a descoberta da equipe, neste estágio, seja simplesmente um bloco de construção para outros cientistas pegarem e adaptarem conforme necessário, o material também tem o potencial de ser ampliado para aplicações maiores relacionadas à engenharia civil, sistemas microeletromecânicos (MEMS) e usos de defesa nacional.
O potencial dos materiais sintéticos 4D
“Os materiais convencionais são limitados a apenas três dimensões com um eixo X, Y e Z”, disse Huang. “Mas agora estamos construindo materiais na dimensão sintética, ou 4D, que nos permite manipular o caminho da onda de energia para ir exatamente para onde queremos que ela vá de um canto de um material para outro.”
Essa descoberta inovadora, chamada de “bombeamento topológico”, pode potencialmente levar a avanços na mecânica quântica e na computação quântica. Isso se deve ao desenvolvimento de efeitos mecânicos quânticos de dimensão superior que isso pode permitir.
Aplicação potencial na mitigação de terremotos
“A maior parte da energia – 90% – de um terremoto acontece ao longo da superfície da Terra”, disse Huang. “Portanto, ao cobrir uma estrutura semelhante a um travesseiro neste material e colocá-la na superfície da Terra sob um edifício, isso poderia ajudar a evitar que a estrutura desmoronasse durante um terremoto.”
O trabalho se baseia em pesquisas anteriores realizadas por Huang e seus colegas. Seus estudos anteriores demonstraram como um metamaterial passivo pode controlar o caminho das ondas sonoras à medida que viajam de um canto de um material para outro.
Publicado em 10/08/2023 00h56
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