Um estudo teórico publicado na revista Physical Review Letters mostra como é possível construir uma placa de material sólido com propriedades tais que ondas mecânicas localizadas em uma de suas extremidades são transferidas para uma extremidade oposta, sem que no entanto nenhuma onda localizada atravesse o interior da placa. Chamado de bombeamento topológico, o efeito sobre as ondas mecânicas é análogo ao comportamento dos elétrons em um isolante topológico, um material que não conduz eletricidade em seu interior, apenas em seu contorno. O efeito pode ter aplicações em novas tecnologias de controle de vibrações, isolamento acústico e sensores.
A pesquisa é uma colaboração entre os grupos de Massimo Ruzzene, professor da Escola de Engenharia Mecânica do Instituto de Tecnologia da Georgia (Georgia Tech), Estados Unidos, e de José Arruda, professor da Escola de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). O primeiro autor do estudo é Matheus Rosa, que iniciou a pesquisa com bolsa de iniciação científica da FAPESP durante sua graduação em engenharia mecânica pela UNICAMP. Rosa continua o trabalho como aluno de doutorado da Georgia Tech, com bolsa da National Science Foundation.
Como Rosa explica no vídeo, o estudo demonstra o bombeamento topológico primeiro em uma cadeia ideal unidimensional, finita, de massas acopladas por molas, cuja rigidez é determinada por uma modulação senoidal. O efeito pode surgir quando a fase dessa modulação também é modulada, no espaço ou no tempo. Os pesquisadores então seguiram considerando um sistema bidimensional, uma placa composta de vigas verticais dispostas paralelamente, cujo acoplamento mecânico varia seguindo a mesma modulação senoidal do caso unidimensional. “Utilizamos modelos idealizados para obter simulações numéricas”, diz Rosa, “mas atualmente estamos trabalhando em uma demonstração experimental utilizando os mesmos conceitos fundamentais.”
Artigo científico
Edge States and Topological Pumping in Spatially Modulated Elastic Lattices
Matheus I. N. Rosa, Raj Kumar Pal, José R. F. Arruda e Massimo Ruzzene
Phys. Rev. Lett. 123, 034301 – 17 de julho de 2019
ArXiv:1811.02637
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