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A vida cotidiana envolve as três dimensões ou 3D – ao longo dos eixos X, Y e Z, ou para cima e para baixo, esquerda e direita, e para frente e para trás. Mas, nos últimos anos, cientistas como Guoliang Huang, o Huber and Helen Croft Chair em Engenharia da Universidade de Missouri, exploraram uma “quarta dimensão” (4D), ou dimensão sintética, como uma extensão de nossa realidade física atual.
Agora, Huang e uma equipe de cientistas do Laboratório de Materiais Estruturados e Dinâmica da Faculdade de Engenharia da MU criaram com sucesso um novo metamaterial sintético com recursos 4D, incluindo a capacidade de controlar ondas de energia na superfície de um material sólido. Essas ondas, chamadas ondas de superfície mecânicas, são fundamentais para a forma como as vibrações viajam ao longo da superfície de materiais sólidos.
Embora a descoberta da equipe, neste estágio, seja simplesmente um bloco de construção para outros cientistas pegarem e adaptarem conforme necessário, o material também tem o potencial de ser ampliado para aplicações maiores relacionadas à engenharia civil, sistemas microeletromecânicos (MEMS) e usos de defesa nacional.
“Os materiais convencionais são limitados a apenas três dimensões com um eixo X, Y e Z”, disse Huang. “Mas agora estamos construindo materiais na dimensão sintética, ou 4D, o que nos permite manipular o caminho da onda de energia para ir exatamente para onde queremos que ela vá de um canto de um material para outro.”
Essa descoberta revolucionária, chamada de bombeamento topológico, pode um dia levar a avanços na mecânica quântica e na computação quântica, permitindo o desenvolvimento de efeitos mecânicos quânticos de dimensão superior.
“A maior parte da energia – 90% – de um terremoto acontece ao longo da superfície da Terra”, disse Huang. “Portanto, ao cobrir uma estrutura semelhante a um travesseiro neste material e colocá-la na superfície da Terra sob um edifício, isso poderia ajudar a evitar que a estrutura desmoronasse durante um terremoto.”
O trabalho se baseia em pesquisas anteriores de Huang e colegas, que demonstram como um metamaterial passivo pode controlar o caminho das ondas sonoras à medida que viajam de um canto de um material para outro.
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