Diseñan nuevo metamaterial sintético utilizando la cuarta dimensión

Físicos utilizaron una “dimensión sintética” 4D para desarrollar un material que puede controlar las ondas de energía en la superficie de material sólido.

Científicos de la Universidad de Missouri diseñaron un metamaterial sintético para dirigir ondas mecánicas a lo largo de un camino específico, lo que agrega una innovadora capa de control a la realidad 4D, también conocida como la dimensión sintética.

La vida cotidiana involucra las tres dimensiones o 3D, a lo largo de un eje X, Y y Z, o arriba y abajo, izquierda y derecha, y adelante y atrás.

Pero, en los últimos años, científicos como Guoliang Huang, presidente de Ingeniería Huber y Helen Croft en la Universidad de Missouri, han explorado una cuarta dimensión (4D), o dimensión sintética, como una extensión de nuestra realidad física actual.

Ahora, Huang y un equipo de científicos del Laboratorio de Dinámica y Materiales Estructurados de la Facultad de Ingeniería de MU han creado con éxito un nuevo metamaterial sintético con capacidades 4D, incluida la capacidad de controlar ondas de energía en la superficie de un material sólido.

Estas ondas, llamadas ondas superficiales mecánicas, son fundamentales para la forma en que las vibraciones viajan a lo largo de la superficie de materiales sólidos.

Si bien el descubrimiento del equipo, en esta etapa, es simplemente un elemento básico para que otros científicos tomen y adapten según sea necesario, el material también tiene el potencial de ampliarse para aplicaciones más grandes relacionadas con la ingeniería civil, sistemas microelectromecánicos (MEMS) y usos de la defensa nacional.

“Los materiales convencionales están limitados a solo tres dimensiones con un eje X, Y y Z”, dijo Huang.

“Pero ahora estamos construyendo materiales en la dimensión sintética, o 4D, lo que nos permite manipular la trayectoria de la onda de energía para que vaya exactamente a donde queremos que vaya mientras viaja de una esquina de un material a otra”.

Este gran descubrimiento, llamado bombeo topológico, podría conducir algún día a avances en la mecánica cuántica y la computación cuántica al permitir el desarrollo de efectos mecánicos cuánticos de mayor dimensión.

“La mayor parte de la energía, el 90%, de un terremoto ocurre a lo largo de la superficie de la Tierra”, dijo Huang.

“Por lo tanto, al cubrir una estructura similar a una almohada con este material y colocarla en la superficie de la Tierra debajo de un edificio, podría ayudar a evitar que la estructura se derrumbe durante un terremoto”.

El trabajo se basa en investigaciones previas de Huang y sus colegas que demuestran cómo un metamaterial pasivo podría controlar el camino de las ondas de sonido a medida que viajan de una esquina de un material a otra.

Fuente: Rexmolon