En specialdesignad samling växlar är mjuk i ena änden och stel i den andra. Dessa robusta egenskaper håller även i händelse av tillverkningsfel. Denna framväxande forskning kan leda till nya sätt att designa utrustade enheter som satellitspårare eller klockor, och studien har rapporterats i Fysisk granskning X .

Tänk dig två anslutna kugghjul. Om du vrider en medurs får den andra att vrida moturs. Att koppla en tredje växel till båda gör att systemet fastnar. Leidens fysiker Anne Meeussen och Jayson Paulose har nu utvecklat en komplex sammansättning av kugghjul som fastnar på ett ställe, men som fungerar i en annan. Betraktas som ett nytt metamaterial, den är stel i ena änden och mjuk i den andra.

I videon nedan, denna anmärkningsvärda mekanism verkar som magi, men forskarna tänkte det matematiskt. "Det fina med denna princip är att det är ett robust system, säger gruppledaren prof. Vincenzo Vitelli. 'Vi kan bestämma vilka delar som är mjuka eller styva, och mekanismen fortsätter att fungera även om kugghjulen är ofullkomliga. Denna egenskap kallas ofta topologisk robusthet.'

Eftersom styvhetsegenskaperna är inneboende i systemet, tillverkare kan använda principen för att bygga mekaniska enheter som klockor med billigare komponenter, samtidigt som prestandan bevaras. Vitelli:'Detta kan vara bäst tillämpligt på spårningsenheter, som satellitspårare som är baserade på växlade mekanismer.'

Utvecklingen är inspirerad av elektroniska topologiska isolatorer, som fick Nobelpriset i fysik 2016. De isolerar på insidan, men leder elektricitet på sina ytor. Och även om de har brister, strömmen kommer att fortsätta flöda. Istället för elektroniska egenskaper, Vitellis grupp tar upp stelhet. Hans system är stela på utvalda platser och mjuka på andra, oavsett brister.