In un recente studio pubblicato su Nature, ricercatori dell’Università di Amsterdam hanno svelato comportamenti atipici dei solitoni topologici in un metamateriale robotico, aprendo nuove prospettive per il controllo dei movimenti robotici, la percezione dell’ambiente e la comunicazione.
Solitoni Topologici: Oltre le Onde
I solitoni topologici, onde o dislocazioni che mantengono la loro forma durante il movimento, si distinguono per la loro capacità di non disperdersi come onde convenzionali. Queste entità, osservabili in diversi contesti e scale, da cavi telefonici arrotolati a molecole complesse come le proteine, e perfino nei buchi neri, svolgono un ruolo cruciale in sistemi biologici e morfogenesi.
Interazioni Non-reciproche e Movimento
L’elemento chiave di questo studio è l’uso di interazioni non-reciproche, dove l’agente A influisce sull’agente B in modo diverso rispetto all’influenza di B su A. Questo principio, comune in sistemi complessi e società, ma poco esplorato in fisica per la sua natura fuori equilibrio, potrebbe sfumare il confine tra materiali e macchine, introducendo materiali che simulano la vita.
Metamateriale Unico
Il team ha creato un metamateriale composto da una catena di aste rotanti collegate da elastici, con motori che applicano forze dipendenti dall’orientamento delle aste rispetto ai vicini. Queste forze non-reciproche creano solitoni, o zone di transizione tra sezioni rotanti in direzioni opposte, che si muovono autonomamente lungo la catena quando i motori sono attivi.
Implicazioni e Applicazioni Future
Comprendere il movimento autoindotto e unidirezionale dei solitoni può non solo arricchire la nostra comprensione dei sistemi biologici ma anche aprire la strada a innovazioni tecnologiche. Questi meccanismi potrebbero permettere il controllo del movimento di onde diverse, conferire ai metamateriali capacità di elaborazione di base o utilizzare solitoni per funzionalità robotiche essenziali, come il movimento e la percezione, senza un centro di controllo centralizzato.
Questa ricerca non solo evidenzia l’interessante effetto domino dei solitoni nei metamateriali ma preannuncia anche il suo potenziale impatto su varie discipline ingegneristiche e di design, segnando un passo avanti nell’integrazione di principi biologici e non-reciproci nell’ingegneria dei materiali e dei sistemi robotici.