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Vamos imaginar um cenário hipotético onde dois indivíduos estão segurando uma corda, cada um segurando uma ponta. A pessoa A começa a sacudir a corda em um movimento para cima e para baixo, gerando assim uma onda de propagação que viaja em direção à pessoa B. Agora, se a pessoa C, posicionada entre a pessoa A e B, se envolver em uma frequência comparável de movimento ondulante como aquele da onda da corda, a onda poderia ser redirecionada de volta para a pessoa A em vez de atingir a pessoa B? Inicialmente, essa situação parece implausível, pois a pessoa C não interage fisicamente com a corda segurada pelas pessoas A e B, aparentemente desafiando a possibilidade de atingir uma reflexão de onda de 100% semelhante à observada em um espelho perfeito. No entanto, esse fenômeno encontra explicação no domínio da física e é conhecido como o “estado ligado no continuum (BIC)”.
O estudo do BIC abrangeu diversas disciplinas, incluindo mecânica quântica, óptica, semicondutores e nano-óptica. A utilização desse fenômeno facilita o confinamento de partículas de luz, ou fótons, impedindo sua propagação. Além disso, a BIC é promissora para o desenvolvimento de sensores altamente sensíveis. Pesquisas anteriores sobre BIC focaram predominantemente em contextos de micro e nanoescala, enquanto investigações usando estruturas visíveis para explicar esse fenômeno foram ausentes.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Junsuk Rho, do Departamento de Engenharia Mecânica e do Departamento de Engenharia Química, e pelos candidatos a doutorado Dongwoo Lee, Jeonghoon Park e Seokwoo Kim, do Departamento de Engenharia Mecânica da Pohang University of Science and Technology (POSTECH) estados limitados demonstrados com sucesso no continuum através da utilização de uma estrutura de acoplamento acustoelástica pela primeira vez. Os resultados da pesquisa foram publicados em Letras de Mecânica Extremauma das revistas mais influentes do mundo no campo da mecânica.
A equipe de pesquisa projetou uma configuração de experimento destinada a verificar a existência do fenômeno BIC por meio da interação de som e elasticidade. A partir da fabricação de uma barra elástica semelhante a um bastão, a equipe passou a induzir vibrações na barra elástica por meio de um agitador. Posteriormente, a injeção de ar em um local pré-determinado na barra elástica gerou o acoplamento entre som e elasticidade.
No experimento, quando a frequência da onda elástica progressiva se alinhou intimamente com a frequência de ressonância gerada dentro da cavidade acústica, uma forte interação se manifestou, resultando na reflexão completa da onda elástica progressiva. Em essência, a onda elástica reverteu na direção de onde veio, ficando indefinidamente confinada em um determinado espaço, semelhante ao comportamento observado ao encontrar um espelho, apesar de ter amplo espaço para propagação para frente. Embora muitos estudos tenham explorado a utilização de estados limitados no continuum, esta pesquisa representa a primeira instância de desvendar o fenômeno BIC por meio da combinação de elasticidade e som.
O professor Junsuk Rho enfatizou as possíveis implicações das descobertas: “Este estudo ilustra que as aplicações do acoplamento acustoelástico podem ser expandidas para foco de vibração e armazenamento de energia”. Ele acrescentou: “As descobertas desta pesquisa são promissoras para diversas aplicações, incluindo o desenvolvimento de filtros capazes de isolar seletivamente frequências específicas ou o avanço de metodologias de coleta de energia que convertem energia cinética em energia elétrica”.
O estudo foi realizado com o apoio do Ministério da Ciência e TIC e da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia.
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