Вид поля смещения при распространении плоской волны с частотой 50 (сверху) и 115 Гц, встречающей на своем пути круглое препятствие диаметром 0,5 м. Справа показано влияние защиты из метаматериала. (Иллюстрация авторов работы.)

Порождаемые землетрясениями сейсмические волны, как известно, делятся на несколько типов, причем для построек наибольшую опасность представляют так называемые поверхностные волны. Авторы работы предлагают защищаться от их воздействия с помощью набора концентрических пластиковых колец, размещенного в области фундамента здания. 

Идея состоит в том, что волна направляется внутрь материала, где преобразуется в сравнительно небольшие по амплитуде колебания давления и плотности, а затем выводится наружу в стороне от жилых объектов. 

«Мы можем «настраивать» защитный материал на работу с различными длинами волн, — рассказывает один из участников исследования Себастьян Гуэнно (Sebastien Guenneau) из Ливерпульского университета. — В разных диапазонах частот основную работу выполняют разные пары колец. Выйдя наружу, волны вновь приобретают свою разрушительную силу; мы, таким образом, не устраняем опасность полностью, а лишь изолируем определенный участок поверхности». 

«В нашем исследовании заложен огромный потенциал, — продолжает ученый. — Наша основная задача — превратить теоретические построения в практические проекты; маломасштабные эксперименты уже начались». Для того чтобы ускорить процесс постройки действующих моделей, авторы разработали упрощенную конструкцию защитного устройства, которая будет функционировать в диапазоне 30–150 Гц. В этом случае для создания необходимого метаматериала потребуется всего шесть различных материалов. 

Результаты своих исследований ученые изложили в двух статьях, опубликованных в журналах Applied Physics Letters (препринт этой статьи можно скачать с сайта arXiv) и Physical Review Letters.