Les composants électroniques tels que les transistors transmettent des courants électriques dans un seul sens. Et si nous pouvions créer des matériaux capables d'obtenir des effets similaires pour les vibrations mécaniques ? Pour de nombreuses applications, ayant des matériaux qui transmettent des vibrations dans une direction, mais pas dans l'autre, serait extrêmement utile. Dans la nature, ces matériaux n'existent pas, mais un groupe de physiciens de l'Université d'Amsterdam a maintenant conçu un métamatériau qui peut faire exactement cela.

Les matériaux qui montrent cette « transmission unidirectionnelle du mouvement » pourraient, par exemple, être utilisé pour construire des structures qui seraient beaucoup plus résistantes aux tremblements de terre. Les matériaux normaux transmettent des informations et de l'énergie, à la fois souhaitées et indésirables, dans toutes les directions grâce à des vibrations mécaniques. Cela se produit à toutes les échelles :la surface de la terre lors d'un séisme en est un exemple, mais il en va de même avec la corde d'une guitare quand elle est pincée, ou avec nos propres tissus lors d'une échographie.

Méta-atomes robotiques

Dans leurs nouvelles recherches, qui a été publié dans Communication Nature jeudi, les quatre physiciens ont créé un nouveau métamatériau « robotique ». Chaque élément constitutif de ce matériau est un petit robot capable de détecter et d'agir sur le comportement de ses voisins via des boucles de rétroaction locales. Les chercheurs ont utilisé ces boucles de rétroaction programmables pour briser la symétrie du mouvement. Par conséquent, un bloc de construction donné ne réagit pas de la même manière au déplacement de son voisin de gauche qu'à celui de droite.

Amplification à sens unique

En assemblant plusieurs de ces blocs de construction, les chercheurs ont assemblé un métamatériau doté d'une propriété unique :les ondes se propageant à travers ce matériau sont dissipées (amorties) lorsqu'elles se propagent dans une direction mais sont amplifiées lorsqu'elles se propagent dans la direction opposée. Ce matériau robotique est essentiel dans le développement de nouveaux systèmes de guidage d'ondes capables de focaliser les vibrations indésirables sur les parties solides des structures. En plus de construire des structures solides, l'amplification unidirectionnelle pourrait, par exemple, être utilisé pour exploiter l'énergie ou effectuer des mesures de haute qualité sans affecter leur environnement.