Una delle aree di ricerca più interessanti nel settore delle nanotecnologie è quella dei metamateriali (termine coniato nel 1999 da Rodger M. Walser dell'Università del Texas ad Austin), con i quali si possono ottenere proprietà elettromagnetiche inesistenti in natura.
Le proprietà elettromagnetiche dei materiali sono spiegate dalla fisica dello stato solido attraverso una diretta relazione con le loro caratteristiche microscopiche, le caratteristiche chimiche dei singoli atomi che compongono il materiale e il modo in cui questi sono ordinati nello spazio.
L’evoluzione delle tecniche di nanofabbricazione ha permesso di ricercare materiali dalle proprietà ottiche esotiche, difficili o addirittura impossibili da trovare in natura. I metamateriali, prodotti in laboratorio, al posto delle molecole sono composti da celle elementari con una geometria ed un ordine nello spazio che riesce a modificare l’interazione con le onde elettromagnetiche, dalle microonde fino al visibile e l’infrarosso, fornendo loro caratteristiche uniche. In altri termini, le proprietà di un metamateriale dipendono dalla sua struttura piuttosto che dalla sua composizione chimica.
Un gruppo di ricercatori composto da Alessandro Marzani e Antonio Palermo del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali dell’Università di Bologna, in collaborazione con Chiara Daraio del California Institute of Technology e Sebastian Krodel del Politecnico di Zurigo, ha avanzato la proposta di utilizzare i metamateriali per costruire una struttura sotterranea capace di ridurre la vulnerabilità sismica di edifici e infrastrutture e salvare case e costruzioni dal pericolo delle scosse sismiche.
I metamateriali, infatti, grazie a strutture o elementi interni risonanti, possono riflettere, ridirezionare o assorbire onde a particolari frequenze ed essere utilizzati per migliorare l’isolamento sonoro, o per realizzare dispositivi per la riduzione delle vibrazioni.
La ricerca, pubblicata su “Scientific Reports”, ipotizza la possibilità di ridirezionare l’energia delle onde sismiche di superficie grazie ad una struttura realizzata con metamateriali e annegata nel terreno antistante ad abitazioni e infrastrutture, costituita da elementi risonanti e dimensionata in modo tale da attivarsi con le frequenze tipiche dei terremoti distruttivi, descrivendone sia il principio di funzionamento sia le regole di progettazione.
“La metabarriera, non richiedendo alcun intervento sulle strutture esistenti - spiega il ricercatore Alessandro Marzani, tra gli autori dello studio -, potrebbe rappresentare un’alternativa ai classici approcci di adeguamento sismico per la protezione di strutture e infrastrutture di rilevanza strategica, come anche di interi aggregati urbani”.