Une collection d'engrenages spécialement conçue est souple d'un côté et rigide de l'autre. Ces propriétés robustes tiennent même en cas d'imperfections de fabrication. Cette recherche émergente peut conduire à de nouvelles façons de concevoir des appareils à engrenages tels que des trackers satellites ou des montres, et l'étude a été rapportée dans Examen physique X .

Imaginez deux roues dentées connectées. Tourner l'un dans le sens des aiguilles d'une montre fait tourner l'autre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. La connexion d'un troisième rapport aux deux provoque le blocage du système. Les physiciens de Leiden Anne Meeussen et Jayson Paulose ont maintenant développé un assemblage complexe d'engrenages qui collent au même endroit, mais qui opère dans un autre. Considéré comme un nouveau métamatériau, il est rigide d'un côté et souple de l'autre.

Dans la vidéo ci-dessous, ce mécanisme remarquable semble magique, mais les chercheurs l'ont mathématiquement conçu. « La beauté de ce principe est qu'il s'agit d'un système robuste, ", déclare le chef du groupe, le professeur Vincenzo Vitelli. « Nous pouvons décider quelles parties sont souples ou rigides, et le mécanisme continue de fonctionner même si les engrenages sont imparfaits. Cette propriété est souvent appelée robustesse topologique.'

Parce que les propriétés de rigidité sont inhérentes au système, les fabricants peuvent utiliser le principe pour construire des appareils mécaniques comme des montres en utilisant des composants moins chers, tout en préservant les performances. Vitelli : «                                                                                                            comme les trackers satellites basés sur des mécanismes à engrenages.

Le développement s'inspire des isolants topologiques électroniques, qui lui a valu le prix Nobel de physique 2016. Ils isolent à l'intérieur, mais conduisent l'électricité sur leurs surfaces. Et même s'ils ont des imperfections, le courant continuera à circuler. Au lieu de propriétés électroniques, Le groupe de Vitelli aborde la rigidité. Ses systèmes sont rigides à certains endroits et souples à d'autres, indépendamment des imperfections.