Des ondes solitaires qui ne s'arrêtent jamais express
Le couvercle d'un pot de confiture qui claque – voilà le héros de cette histoire. On appuie dessus, et il bascule avec un bruit sec de la position bombée à la position creuse. C'est exactement ce que fait une poutre articulée à l'intérieur de chaque cellule du nouveau treillis mécanique.
Les scientifiques ont assemblé ces poutres claquantes en une grille hexagonale – comme un nid d'abeilles, mais en lamelles élastiques. Lorsqu'on comprime brusquement une poutre, elle bascule et pousse sa voisine. Celle-ci bascule à son tour, et une onde solitaire parcourt le treillis : un pli unique qui ne s'étale pas et ne s'atténue pas. Le plus intéressant, c'est que cette onde ne se déplace que dans un seul sens. Même si elle rencontre un virage serré sur son chemin, elle le contourne simplement et poursuit sa route.
Habituellement, pour obtenir un mouvement unidirectionnel dans les dispositifs, on utilise des aimants ou des gyroscopes rotatifs. Ici, il n'y en a pas – seulement de la géométrie et des claquements. L'onde peut être décrite par une équation semblable à celle qui décrit les oscillations d'un pendule, mais avec un terme supplémentaire responsable de la direction préférée. Ce terme supplémentaire est la « chiralité » mécanique – une propriété qui distingue un gant droit d'un gant gauche.
Un tel treillis est un pas vers des circuits mécaniques qui dirigent les vibrations et les chocs sans électronique. Des ponts qui absorbent les ondes sismiques, ou des structures robustes qui amortissent les vibrations – voilà des applications possibles. Et tout cela grâce à un simple claquement.
Le claquement du couvercle d'un pot est une transition entre deux états stables, comme la poutre claquante du treillis. Ces systèmes sont dits bistables, et on les trouve même dans les molécules d'ADN.