Nyomásra tágul egy új anyag

Képzeljünk el egy olyan párnát, ami felemelkedik amikor ráülünk, ahelyett hogy lenyomódna. Lehetetlen? Az úgynevezett "negatív összenyomhatóságú" anyagok kutatásai szerint koránt sem.

Már korábban is készültek olyan metaanyagok, amik húzás hatására sűrűbbé válnak, nyomás hatására pedig tágulnak. Ilyenek például a parányi üregekkel ellátott rezgő alumínium rudak, amik a rájuk nehezedő nyomó- vagy húzóerővel ellentétes hullámokat hoznak létre. Ehhez azonban folyamatos és megfelelő frekvenciájú rezgésre van szükség.

Zachary Nicolaou és Adilson Motter, az Illinois állambeli Northwestern Egyetem kutatói kifejlesztettek egy metaanyagot, ami bármilyen körülmények között képes a fent leírt hatást produkálni. "Az érdekessége, hogy olyan rendszereket tanulmányoznak, amik nem egy rezgésre reagálnak, hanem egy állandóan alkalmazott erőre" - mondta John Pendry, az Imperial College London tudósa.

Mindez lehetetlennek tűnik, mivel minden így viselkedő anyag természeténél fogva instabil és azonnal összeomlik egy stabil állapotba, elveszítve speciális viselkedést. Nicolaou és Motter ezt úgy küszöbölte ki, hogy jelenleg még csak a tervezőasztalon létező anyagukat olyan belső szerkezettel ruházta fel, ami bár stabil állapotba megy át, azonban ez az állapot összenyomottabb vagy kitágultabb az eredeti állapotnál.


Elméleti tervük négy, molekula csoportokból álló "részecskét" magába foglaló soron alapul, amik különböző mértékben vonzzák egymást. A két belső részecskét vonzó erő gyenge, ezért az anyagra gyakorolt húzóerő szétszakítja a kötést. "Amint ez bekövetkezik, a külső részecskék nagyobb vonzást fejtenek ki egymásra" - mondta Motter, vagyis összességében az anyag összehúzódik. Ha azonban az anyagot összenyomjuk, a két belső részecske elég közel kerül egymáshoz, hogy újraalkossa a gyenge kötést és az anyag újra tágulni kezd.


Mivel nem könnyű elképzelni az anyag gyakorlati működését, Nicholau és Motter elkészített egy modellt. ami segít vizionálni a folyamatokat. Christopher Smith, a brit Exeter Egyetem szakértője szerint hasonló alapelven működő anyagok egy napon a katonai járművek védőborításánál lesznek alkalmazhatók. "Ha robbanás éri a jármű egyik oldalát, az visszanyomva kiegyenlítheti a hatás egy részét" - taglalta.

Motter elmondása szerint a metaanyagok eddigi kutatásai főként az újszerű elektromágneses tulajdonságok kialakítására összpontosultak, mint a fény meghajlítása, amivel láthatatlansági álcákat alkottak. Az új tanulmány a "mechanikus" metaanyagok felé történő elmozdulást jelzi, amik szokatlan reakciókat tanúsítanak az erőhatásokra és terhelésekre. "Már szinte a legvégsőkig elmentünk a nagy erejű anyagokkal" - mondta Smith. " A következő fázisnak azoknak az anyagoknak kell lenniük, amik teljesen más dolgokat művelnek"