Deux feuilles transparentes avec des cercles dessinés. Si on les superpose exactement, les cercles coïncident. Mais il suffit de tourner légèrement une feuille pour voir apparaître un nouveau motif : par endroits les cercles se resserrent, par endroits ils s'écartent. C'est à peu près ainsi que fonctionne le moiré — un motif inattendu créé par la rotation de deux structures périodiques. Dans ce travail, les scientifiques ont appliqué la même idée au son, plus précisément au champ de vitesse des particules acoustiques au-dessus d'une surface perforée.
Ils ont créé sur une métasurface (un matériau artificiel qui contrôle les ondes) deux réseaux de skyrmions acoustiques. Un skyrmion est une formation vortex, semblable à une mini-tornade, où la direction du champ s'enroule progressivement du centre vers les bords. En superposant les réseaux avec une rotation, les auteurs ont obtenu des « sacs acoustiques de skyrmions » — des groupes de vortex enfermés dans une enveloppe commune. En modifiant l'angle de torsion et le point autour duquel on tournait, on pouvait remodeler ces sacs, en changeant leur taille et leur forme.
Ensuite, on a testé la résistance de ces vortex composites au désordre. On a introduit délibérément des défauts dans le réseau — des perturbations aléatoires de la périodicité. Il s'est avéré que les sacs de skyrmions conservent leur topologie (l'« enroulement » global) pour une densité modérée de défauts. Et avec un grand nombre de défauts, le cluster interne de skyrmions dans le sac tenait même mieux qu'un réseau unique sans rotation. La plateforme a également permis de passer d'un réseau de skyrmions à un réseau de métrons (vortex de charge moitié) et d'assembler des clusters de métrons contrôlés par rotation. Ainsi, le moiré sonore devient un outil pour sculpter des motifs spatiaux robustes à partir de champs acoustiques.
Les skyrmions doivent leur nom au physicien britannique Tony Skyrme, qui les a imaginés dans les années 1960 pour décrire des particules en physique nucléaire. Aujourd'hui, on trouve ces structures vortex dans les matériaux magnétiques, les cristaux liquides et même dans les ondes sonores.