Un team di ricercatori della Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e del Dipartimento di Fisica
La geometria della sega musicale, come notatoricercatori, crea ciò che i musicisti chiamano il punto debole e i fisici chiamano modalità vibrazionali localizzate. Si tratta di un'area limitata del foglio che risuona senza perdere energia ai bordi.
Utilizzando la matematica dei sistemi topologici,I ricercatori hanno scoperto che le modalità vibrazionali localizzate nel punto debole di una sega mobile sono governate da un parametro topologico che può essere calcolato e si basa sull'esistenza di due curve opposte nel materiale. I ricercatori hanno anche scoperto che possono regolare la localizzazione della modalità cambiando la forma della curva a S, che è importante in applicazioni come il rilevamento in cui è necessario un risonatore sintonizzato su frequenze molto specifiche.
Utilizzando esperimenti, teorici e numericianalisi, abbiamo dimostrato che la curvatura a S in un guscio sottile può localizzare modalità topologicamente protette nel "punto debole" o nella linea di flessione, in modo simile agli stati di bordo esotici negli isolanti topologici. Questo fenomeno è indipendente dal materiale, cioè appare nell'acciaio, nel vetro o anche nel grafene.
Peture Bride, coautrice dello studio presso la Harvard School of Engineering and Applied Sciences
Il suono del musical ha visto dalla diffusionel'acciaio economico e conveniente è diventato popolare nella musica popolare in diversi paesi. Creato piegando una sega a mano in metallo e inclinandola come un violoncello, lo strumento, secondo gli autori dell'opera, ha raggiunto il suo apice sui palcoscenici del vaudeville del primo Novecento e ha conosciuto una rinascita grazie ai social network.
"Il modo in cui canta la sega musicale si basaeffetto sorprendente", dice Bride. - Quando si colpisce un foglio elastico piatto, come una lamiera, l'intera struttura vibra. L'energia si perde rapidamente, producendo un suono sordo che si dissipa rapidamente. Lo stesso risultato si osserva se lo pieghi a forma di J. Ma se pieghi il foglio a forma di S, puoi farlo vibrare su un'area molto piccola e questo dà un suono pulito e sostenuto".
Gli autori dell'opera ritengono che la scoperta offraun principio di progettazione affidabile per risonatori di alta qualità indipendentemente dalle dimensioni e dal materiale, dagli strumenti musicali macroscopici ai dispositivi su scala nanometrica, semplicemente combinando geometria e topologia. Questa tecnologia, affermano i ricercatori, potrebbe sostituire l'uso di array periodici di nanomembrane complessi, accuratamente strutturati che sono ora utilizzati per guidare le modalità locali.
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