A mindennapi élet három dimenziót vagyis 3D-t foglal magában – egy X, Y és Z tengely mentén, vagy fel és le, balra és jobbra, valamint előre és hátra. De az elmúlt években olyan tudósok, mint Guoliang Huang, a Missouri Egyetem Huber és Helen Croft mérnöki tanszéke, felfedeztek egy „negyedik dimenziót” (4D), vagy szintetikus dimenziót, jelenlegi fizikai valóságunk kiterjesztéseként.
Új szintetikus metaanyag létrehozása
A közelmúltban Huang a MU Műszaki Főiskola Strukturált Anyagok és Dinamika Laboratóriumában dolgozó tudóscsoporttal együtt jelentős áttörést ért el. Sikeresen létrehoztak egy új, 4D képességekkel rendelkező szintetikus metaanyagot. Ez magában foglalja az energiahullámok szabályozásának képességét a szilárd anyag felületén. Ezek az energiahullámok, amelyeket mechanikai felületi hullámoknak neveznek, alapvetően fontosak a rezgések szilárd anyagok felületén való haladásához.
Szintetikus metaanyag 4D-képességekkel
Míg a csapat felfedezése ebben a szakaszban csupán egy építőelem a többi tudós számára, hogy szükség szerint alkalmazkodhasson, az anyagban megvan a lehetőség arra is, hogy a mélyépítéshez, a mikroelektromechanikai rendszerekhez (MEMS) és a nagyobb alkalmazásokhoz is bővíthető legyen. honvédelmi felhasználások.
A 4D szintetikus anyagokban rejlő lehetőségek
“A hagyományos anyagok csak három dimenzióra korlátozódnak, X, Y és Z tengellyel” – mondta Huang. „Most azonban szintetikus dimenzióban vagy 4D-ben építőanyagokat használunk, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy az energiahullám útját úgy manipuláljuk, hogy pontosan oda menjen, amerre szeretnénk, amikor az anyag egyik sarkából a másikba halad.”
Ez az úttörő felfedezés, amelyet „topológiai pumpálásnak” neveznek, potenciálisan a kvantummechanika és a kvantumszámítástechnika fejlődéséhez vezethet . Ez a magasabb dimenziójú kvantummechanikai hatások kifejlesztésének köszönhető, amelyeket ez lehetővé tesz.
Lehetséges alkalmazás a földrengések enyhítésében
„A földrengésből származó energia nagy része – 90 százaléka – a Föld felszínén történik” – mondta Guoliang Huang. „Ezért, ha egy párnaszerű szerkezetet takarnak be ezzel az anyaggal, és a Föld felszínére helyezik egy épület alá, és ez potenciálisan segíthet megakadályozni, hogy a szerkezet összeomoljon egy földrengés során.”
A munka Huang és munkatársai által végzett korábbi kutatásokra épül. Korábbi tanulmányaik azt mutatták be, hogy egy passzív metaanyag hogyan tudja szabályozni a hanghullámok útját, miközben azok az anyag egyik sarkától a másikig terjednek.
Forrás: Shaoyun Wang, Zhou Hu, Qian Wu, Hui Chen, Emil Prodan, Rui Zhu és Guoliang Huang „Intelligens mintázat rugalmas felületi hullámok topológiai pumpálásához” – 2023. július 28. A tanulmány a Science Advances című folyóiratban jelent meg, az American Association for the Advancement of Science (AAAS) folyóiratában.
