Una nueva simulación por computadora muestra las prometedoras posibilidades del floreciente campo de la topología. Las estructuras mecánicas diseñadas inteligentemente transportan el sonido exclusivamente de una manera y son inmunes a los errores de fabricación. El estudio ha sido publicado en Física de la naturaleza .

Imagínese desembalar un auricular recién comprado solo para descubrir que uno de los auriculares está levemente dañado. Tienes todo el derecho a devolverlo, después de todo, nunca sonará tan bien como nuevo. Sin embargo, con la ayuda de algo de física fundamental, En el futuro, podría ser posible crear productos que transmitieran un sonido perfectamente incluso a pesar de cualquier defecto de fabricación. El grupo de investigación del físico de Leiden Vincenzo Vitelli simula materiales que transportan sonido solo en su superficie y en una dirección mientras son inmunes al daño.

Fluido activo

El investigador postdoctoral Anton Souslov muestra una imagen de su simulación (figura), que representa una estructura de anillos que contiene un llamado fluido activo, un líquido que consiste en partículas autopropulsadas como bacterias o coloides rodantes. El sistema fue diseñado para contener el doble de anillos en los que el fluido activo gira en el sentido de las agujas del reloj (rojo) en lugar de en el sentido contrario a las agujas del reloj (azul). Esto dota al fluido del interior de un movimiento neto en el sentido de las agujas del reloj, lo que resulta tener un efecto especial en la forma en que el material transmite el sonido.

Sonido no afectado

Si coloca un equipo de sonido junto a uno de los lados, el sonido no se propagará por toda la estructura. En lugar de, se moverá solo a lo largo de los bordes y solo en el sentido de las agujas del reloj. La belleza es que cualquier daño, como la abolladura de la derecha, no afecta el sonido en absoluto. 'Este concepto podría ser útil para diseñar equipos de ultrasonido que sean inmunes a errores de fabricación, dice Souslov. 'O dispositivos para cirugía no invasiva, donde se dirige a los tumores con ultrasonido de alta intensidad. Otras aplicaciones pueden ser paredes insonorizadas o incluso fibra óptica, porque el principio funciona igual de bien para las ondas de luz ”.

Topología

Los entusiastas de la física podrían reconocer la analogía con los aislantes topológicos, que aíslan en el interior pero conducen corriente eléctrica en la superficie. El diseño de Leiden hace lo mismo con el sonido, y también encuentra sus raíces en la interfaz entre la física y la topología, un campo en auge que fue objeto del Premio Nobel de Física 2016. Las estructuras topológicas no se ven afectadas por el estiramiento o la flexión. Solo las deformaciones extremas como el desgarro o el encolado cambian sus propiedades.