Under det senaste decenniet har forskare experimenterat med metamaterial, konstgjorda material utformade med periodiska inre strukturer för att ge dem egenskaper som inte finns i naturmaterial. Beroende på deras inre geometri och sammansättning, forskare har funnit att de kan kontrollera vågor som sprider sig genom några av dessa material, filtrera ljud eller avleda ljus så att ett föremål framstår som "döljt" eller osynligt, till exempel.

Kan samma princip tillämpas för att kontrollera seismiska vågor? Vid SSA 2019 års möte, Seismologer från hela världen kommer att diskutera hur metamaterialteori kan tillämpas på allt från att utveckla deflektiva barriärer till att manipulera layouten av byggnader i en stad som ett sätt att minimera påverkan av skadliga seismiska ytvågor.

Lav Joshi, en Ph.D. student och J.P. Narayan, en professor vid Indian Institute of Technology i Roorkee, Indien undersöker om metamaterialkonceptet kan skalas upp till storleken på en stad. De inspirerades av tidigare studier där forskare tittade på hur grupper av träd kan användas som ett naturligt metamaterial för att mildra den skadliga potentialen hos Rayleigh -vågor, som "rullar" över marken och sprider sig från den epicentrala zonen av en jordbävning.

"Lånar idéer från dessa studier, vi började arbeta med konceptet med befintliga strukturer som metamaterial eller metastrukturer, genom att kombinera vår nuvarande kunskap om plats-stad interaktionseffekter och seismisk vågutbredning, "sa Joshi.

Joshi och kollegor genomförde 3D-simuleringar av hur Rayleigh-vågor passerar genom strukturer med olika höjder och bredder i en stad. De fann att strukturerna fungerar som "resonatorer" som plockar energi från Rayleigh-vågorna.

För att maximera denna effekt över hela staden, Joshi sa, "det möjliga arrangemanget för en stad skulle vara att höjden på en byggnad skulle minska radiellt inåt, eftersom det grundläggande längsgående vibrationsläget för höghus kan sammanfalla med böjningsmetoden för vibrationer för kortare byggnader, orsakar en betydande minskning av deras skada. "

Andra faktorer, inklusive funktioner i det omgivande landskapet som berg och dalar, kommer också att interagera med byggnadsmönstret, påverkar skadans omfattning, han lade till.

I en annan presentation på mötet, Maria Todorovska från Tianjin University i Kina kommer att presentera sitt arbete med hur ett periodiskt arrangemang av stora barriärer som grävda hål och kullar kan fungera som ett seismiskt metamaterial. Hennes modelleringsresultat visar att periodiska "dalar" tycks minska mer markrörelse än djupare och smalare "kanjoner" eller kullar.

Med mer forskning, tanken på att mönstra stadslandskapet som ett seismiskt metamaterial kan hjälpa stadsplanerare och jordbävningsingenjörer när de bygger i områden där grunda skadliga jordbävningar förväntas, säger forskarna.