机器人变形材料：无尽的多米诺效应

荷兰大学的研究人员在《自然》杂志上发表了一项新研究，展示了机器变形材料中拓扑孤子的非典型行为。拓扑孤子是一种特殊类型的波或位错，表现得像一个粒子：它可以四处移动，但不会像池塘表面的涟漪那样扩散消失。这些研究结果可能被用于控制机器人的运动、感知周围环境和通信。

拓扑孤子可在许多地方和不同长度尺度上发现。例如，它们呈现为盘绕的电话线中的卷曲和大分子如蛋白质。在完全不同的尺度上，黑洞可以被理解为时空结构中的拓扑孤子。孤子在生物系统中发挥着重要作用，对蛋白质折叠和形态发生（细胞或器官的发育）具有相关性。

研究小组决定研究非对称相互作用与拓扑孤子之间的相互作用，他们开发的变形材料由一系列旋转杆和弹性带组成。每根杆都安装在一个小马达上，马达施加的力取决于它相对于邻近杆的方向。重要的是，施加的力取决于邻近杆的位置，使得相邻杆之间的相互作用是非对称的。

当链条中的马达关闭时，孤子和反孤子可以手动推动。然而，一旦马达打开，孤子和反孤子会自动沿着链条滑动，并以马达施加的反对称性所确定的速度向同一方向移动。

这项研究不仅有助于更好地理解拓扑孤子在生物系统中的行为，还可能导致技术进步。这项发现揭示了一种产生自主驱动的单向孤子的机制，可以用于控制不同类型的波的运动（即波导），或赋予变形材料基本的信息处理能力，例如过滤。

总之，现在实验室中观察到的变形材料中孤子的多米诺效应可能很快开始在工程和设计的不同领域发挥作用。