Une nouvelle simulation informatique montre les possibilités prometteuses du domaine en plein essor de la topologie. Les structures mécaniques intelligemment conçues véhiculent le son dans un seul sens et sont à l'abri des erreurs de fabrication. L'étude a été publiée dans Physique de la nature .

Imaginez que vous déballez un casque fraîchement acheté pour découvrir qu'un écouteur est légèrement endommagé. Vous avez parfaitement le droit de le renvoyer - après tout, il ne sonnera jamais comme neuf. Cependant, à l'aide d'un peu de physique fondamentale, à l'avenir, il pourrait être possible de créer des produits qui transmettraient parfaitement le son, même en dépit de tout défaut de fabrication. Le groupe de recherche du physicien de Leyde Vincenzo Vitelli simule des matériaux qui transportent le son uniquement sur leur surface et dans une direction tout en étant immunisés contre les dommages.

Fluide actif

Le chercheur postdoctoral Anton Souslov montre un visuel de sa simulation (figure), représentant une structure d'anneaux contenant un fluide dit actif, un liquide constitué de particules automotrices telles que des bactéries ou des colloïdes roulants. Le système a été conçu pour contenir deux fois plus d'anneaux dans lesquels le fluide actif tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (rouge) au lieu du sens inverse des aiguilles d'une montre (bleu). Cela confère au fluide à l'intérieur un mouvement net dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui s'avère avoir un effet spécial sur la façon dont le matériau transporte le son.

Son non affecté

Si vous placez une boom box à côté d'un des côtés, le son ne se propagera pas dans toute la structure. Au lieu, il se déplacera uniquement le long des bords et uniquement dans le sens des aiguilles d'une montre. La beauté est que tout dommage, comme la bosse à droite, n'affecte en rien le son. « Ce concept pourrait être utile pour concevoir des équipements à ultrasons insensibles aux erreurs de fabrication, " dit Souslov. « Ou des appareils pour la chirurgie non invasive, où vous ciblez les tumeurs avec des ultrasons de haute intensité. D'autres applications pourraient être des murs insonorisés ou même de la fibre optique, car le principe fonctionne aussi bien pour les ondes lumineuses.'

Topologie

Les passionnés de physique pourraient reconnaître l'analogie avec les isolants topologiques, qui isolent à l'intérieur mais conduisent le courant électrique en surface. Le design de Leiden fait de même pour le son, et trouve également ses racines à l'interface entre la physique et la topologie, un domaine en plein essor qui a fait l'objet du prix Nobel de physique 2016. Les structures topologiques ne sont pas affectées par l'étirement ou la flexion. Seules des déformations extrêmes comme le déchirement ou le collage modifient leurs propriétés.