Onda solitária respira energia para durar muito mais

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 25/08/2025

Uma onda que respira

Ondas solitnicas, ou slitons, so ondas que mantm sua forma e direo de movimento por muito tempo. Elas intrigam os fsicos h quase dois sculos, entre outros motivos por que essas ondas solitrias, alm de ondas, so partculas complexas.

Mas, apesar de extremamente duradouras em relao s ondas tpicas, em circunstncias reais, como em um canal estreito de gua, onde foram descobertas, essas ondas solitnicas acabam se extinguindo devido perda de energia.

A novidade que possvel injetar-lhes energia, para que as ondas solitrias durem ainda mais do que j duram.

Jonas Veenstra e colegas da Universidade de Amsterd, nos Pases Baixos, descobriram como um tipo especfico de interao pode ser usado para criar slitons super estveis, mesmo em circunstncias em que a energia no conservada.

Na verdade, Veenstra descobriu uma maneira de criar um tipo especial de sliton especialmente durvel, um “sliton respirante”, uma onda que , por assim dizer, respira para ganhar mais energia.

Sliton respirante

Para criar sua onda respirante, a equipe construiu um sistema formado por osciladores mecnicos ativos, pequenas hastes que podem girar e so alimentadas por pequenos motores individuais, por sua vez interconectados por elsticos. Quando um oscilador comea a se movimentar, seu vizinho tambm se move, e dessa forma do incio formao de ondas, incluindo ondas solitnicas.

Os osciladores projetados pela equipe tm uma propriedade interessante: Eles podem influenciar uns aos outros de forma no recproca, ou seja, um oscilador influencia seu vizinho de forma diferente de como o vizinho influencia o oscilador original.

Quando os pesquisadores exploraram como essas interaes no recprocas afetam o comportamento do sliton, eles descobriram que essa assimetria a chave para a longa vida dos slitons. O que acontece que a assimetria permite que a onda solitnica acelere e ento se estabelea em um movimento constante e imutvel – sem perder sua forma ou sua energia.

O comportamento observado sempre foi particularmente difcil de ser obtido com os slitons respirantes, que mudam constantemente de forma medida que se movem. Desta vez, foi exatamente isso que os pesquisadores observaram: Um sliton respirante sustentado. Embora no seja completamente novo – o grupo j havia observado o primeiro sliton respirador experimentalmente h 6 anos e usado seu aparato para criar um diodo acstico -, foi necessria uma configurao experimental nova e mais precisa, desenvolvida desde ento, para determinar as condies exatas sob as quais os slitons respirantes se deslocam de forma estvel em condies no recprocas.

Usos prticos dos slitons

Esses slitons robustos e de longa durao, podendo existir mesmo em sistemas onde h perda de energia, no representam apenas um fenmeno bonito que se pode observar em laboratrio: Eles podero ser usados para transportar sinais ou energia de forma mais eficiente, o que os torna promissores para aplicaes em sensores, dispositivos de coleta de energia e sistemas robticos.

Com essas aplicaes do mundo real em mente, Veenstra e seus colegas j esto trabalhando para ir alm de meras cadeias de osciladores, investigando como ondas semelhantes se comportam em superfcies bidimensionais de osciladores no recprocos, que podem ser criados com metamateriais. Isso abrir novas possibilidades para a engenharia de materiais inteligentes que dependem de movimento de ondas estvel e autossustentvel – um passo em direo a sistemas adaptativos que operem de forma confivel em todos os tipos de ambientes dinmicos.

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