Внутри материала существуют области, называемые механическими изломами. Они разделяют участки с разной ориентацией атомов и, как следствие, с разными механическими свойствами. По одну сторону излома материал может быть мягким, по другую — жестким. До сих пор перемещать эти границы с помощью звука удавалось, но результат получался хаотичным и непредсказуемым.

Скриншот из видео JacobsSchoolNews

Специалисты смоделировали материал, в котором перемещение излома не требует затрат энергии. Это редкое свойство позволило управлять процессом с высокой точностью. Короткий импульс акустической волны сдвигает излом в сторону источника звука. Еще один импульс — еще на несколько шагов. При более длительном воздействии граница проходит по всей структуре, меняя местами мягкие и жесткие зоны.

Для демонстрации команда собрала экспериментальную модель из вращающихся дисков, соединенных пружинами. Каждый диск имитировал атом. Когда в структуру подавали звуковые волны определенной частоты, излом начинал двигаться предсказуемо. Другие частоты не давали никакого эффекта.

По словам соавтора исследования Николаса Бёхлера (Nicholas Boechler), это похоже на акустический притягивающий луч. Хотя сейчас ученые могут только тянуть излом, а не толкать его, уровень контроля уже превосходит все, что удавалось раньше. В перспективе технология может найти применение в защитном снаряжении, роботизированных мышцах или медицинских имплантатах с регулируемой жесткостью.