Manipulando ondas elásticas através de modos topológicos: fase II

• Processo: 21/12700-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 09 de janeiro de 2022
• Data de Término da vigência: 28 de outubro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: Carlos de Marqui Junior
• Beneficiário: Danilo Beli
• Supervisor: Cristiane de Morais Smith Lehner
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Utrecht University (UU), Holanda
• Vinculado à bolsa: 18/18774-6 - Manipulando Ondas Mecânicas Utilizando Estruturas Periódicas Programáveis, BP.PD
• Assunto(s): Metamateriais Propagação das ondas Formas hermitianas Dinâmica das estruturas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Metamaterials | non-Hermitian systems | quasiperiodic structures | space and time symmetries | Topological Insulators | wave propagation | Propagação de Ondas e Dinâmica Estrutural

Resumo

Metamateriais elásticos e cristais fonônicos têm sido investigados devido as suas extraordinárias propriedades que permitem atenuação acústica e de vibrações bem como manipulação de ondas. A presença de band gaps, faixas de frequências no qual as perturbações de onda e vibrações não se propagam através da estrutura, é a característica chave destes meios periódicos. Band gaps tem propiciado a criação de barreiras acústicas e de vibrações, escudos sísmicos, diodos acústicos, guias de onda bi-dimensionais, dispositivos para energy harvesting entre outros fenômenos de manipulação de ondas. Recentemente considerados nos campos da acústica e da elastodinâmica, quebra de simetrias e isolantes topológicos possuem uma vasta gama de tópicos em aberto com alto potencial para resolver problemas de engenharia, criar novas tecnologias e beneficiar a vida cotidiana. Em isolantes topológicos, o domínio está isolado enquanto estados topologicamente protegidos, como modos de borda e interface, estão hospedados em uma dimensão abaixo que a do domínio. Além do mais, sistemas quase-periódicos e fractais têm sido explorados para possibilitar, entre outros fenômenos, uma robusta transferência de energia entre modos de borda e interface mantendo o domínio isolado. Eles também podem hospedar estados topologicamente protegidos em dimensões ao menos duas vezes abaixo da dimensão do domínio, e consequentemente, são considerados isolantes topológicos de alta ordem. Recentemente, sistemas não-Hermitianos também tem sido considerados para obter isolantes topológicos com propagação unidirecional. Portanto, neste projeto de pesquisa, a motivação é usar os conceitos da física da matéria condensada, como quebra de simetrias no espaço e tempo, para manipular ondas elásticas de uma forma mais eficiente e versátil através de estruturas quasi-periódicas e fractais bem como sistemas não-Hermitianos. Análises teóricas, simulações numéricas e observações experimentais serão empregadas para explorar esta área de pesquisa rica e dinâmica com interface entre a física e a engenharia. (AU)