Não há dúvida de que os metamateriais computacionais, ou materiais artificiais capazes de realizar cálculos, estabeleceram-se como uma presença duradoura. Foi nessa plataforma que surgiram os primeiros processadores operando na velocidade da luz, protótipos de computadores mecânicos, processadores analógicos fotônicos, materiais com habilidade de contar e muitas outras inovações.
Agora, uma equipe do Laboratório Nacional Los Alamos, nos EUA, desenvolveu um metamaterial mecânico que, assim como um computador que segue instruções, é capaz de memorizar a ordem das ações realizadas nele.
Denominado Chaco, em homenagem ao sítio arqueológico no norte do Novo México, esse novo metamaterial tem uma vasta gama de possíveis aplicações, incluindo armazenamento de memória, robótica e até mesmo computação mecânica.
“Se você esticar um elástico e depois torcê-lo, obterá o mesmo resultado que se o tivesse torcido primeiro e, em seguida, esticado. Os materiais comuns reagem de forma idêntica a uma sequência de manipulações mecânicas, independentemente da ordem em que são realizadas,” explicou Cristiano Nisoli, líder da equipe. “No entanto, o Chaco exibe um comportamento dependente da história e recorda as operações anteriores.”
“Essa capacidade de memória é típica de sistemas magnéticos, não de sistemas mecânicos. Projetamos o Chaco explicitamente como o análogo mecânico de um nanoímã, conhecido como Shakti. Nossa intenção era que o Chaco pudesse herdar propriedades magnéticas de memória, normalmente ausentes na mecânica,” acrescentou o pesquisador.
O projeto do metamaterial Chaco é fundamentado no conceito de “frustração geométrica”, que impede a propagação de múltiplos padrões possíveis por uma grande área, um fenômeno observado em alguns sistemas magnéticos exóticos.
Os ímãs podem ser impedidos pela frustração geométrica de alcançar um estado simples e ordenado se os seus momentos magnéticos forem estrategicamente projetados. Os blocos de construção tridimensionais do Chaco são nanoímãs dispostos de maneiras que os impeçam de se estabelecer facilmente em uma configuração ordenada e de baixa energia.
Essas restrições das peças individuais, conhecidas como os meta-átomos do material artificial, resultam em uma variedade de estados internos nos quais os dados podem ser codificados, tornando o material capaz de armazenar memórias – uma memória mecânica.
A chave para a memorização reside na natureza não-abeliana do material, o que significa que a ordem das operações determina sua reação. Assim, ele pode recordar não apenas um dado binário, mas também uma sequência de ações. Basta “ler” o estado do material para recuperar a informação sequencial.
“O campo emergente da metamecânica tem prometido novos materiais inteligentes por meio do design,” disse Nisoli. “Na fase teórica, estávamos fazendo algo semelhante ao projetar novos nanoímãs. Agora, ao conferir aos materiais mecânicos propriedades e funcionalidades exóticas associadas aos ímãs, estamos inaugurando uma nova abordagem no projeto de metamecânica.”
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