Изучая концепцию четырехмерных материалов, Хуан Голянь и его команда из Университета Миссури разобралась, каким образом пассивные метаматериалы — искусственные композитные материалы с необычными свойствами — можно использовать для управления звуковыми волнами, проходящими одинаковыми траекториями между объектами. Этот опыт они применили в последующих экспериментах с четырехмерными материалами, сообщает Debrief.

«Традиционные материалы ограничены лишь тремя измерениями, осями Х, Y и Z, — пояснил Хуан. — Но теперь мы создали материалы в искусственном измерении, или в 4D, которое позволяет нам направлять траекторию волны энергии, идущую из одного угла материала в другой, точно туда, куда нам надо».

Свое открытие ученые назвали топологической накачкой. Этот механизм позволяет волнам энергии двигаться по поверхности, не встречая сопротивления со стороны дефектов. Ученые продемонстрировали этот феномен на поверхностных волнах, покрыв эластичную поверхность повторяющимися узорами и резонирующими колоннами, соединенными мостами. Сочетание этой технологии с анализом по методу ВКБ (Вентцеля — Крамерса — Бриллюэна) открыло возможность управления поверхностными волнами в четырех измерениях.

Они полагают, что оно сможет найти применение в квантовых вычислениях и смежных областях, поскольку позволяет создавать квантово-механические эффекты в других измерениях помимо тех трех, которыми ограничены обычные объекты. Кроме того, материалы с такими свойствами могут применяться в промышленности. Например, если разместить покрытую метаматериалом структуру под зданием, она защитит его от разрушения во время землетрясения.

Финские инженеры разработали метаповерхности, которые отражают волны в любом направлении или даже расщепляют их, так что они отражаются в разные стороны одновременно. Кроме того, эти поверхности могут менять форму волны.