Métamatériaux pour la protection sismique

Sébastien Guenneau, Stefan Enoch, Andrea Colombi, Philippe Roux, Stéphane Brule
2018 Photoniques  
Les opticiens savent aujourd'hui conférer à un matériau composite l'anisotropie nécessaire pour contrôler presqu'à loisir la trajectoire et la vitesse de la lumière se propageant en son sein. À titre d'exemple, les fibres optiques ont accompagné la révolution de l'Internet ces vingt dernières années, et ont valu un prix Nobel de physique à l'ingénieur américano-britannique Charles Kao en 2009. Dans les années à venir, la propagation quasiment sans dispersion ni pertes de la lumière dans le
more » ... umière dans le coeur creux d'une nouvelle génération de fibres dites micro-structurées 1 ouvrira de nombreuses perspectives telles que de nouvelles sources. Mais il y a plus étonnant encore : le phénomène de réfraction négative, prédit par le physicien moscovite Victor Veselago en 1968, permet de focaliser la lumière à travers une lentille plate avec une résolution sub-longueur d'onde. Ce résultat surprenant a été établi en 2000 par le physicien britannique Sir John Pendry, à qui l'on doit également le concept des capes d'invisibilité dans lesquelles les ondes suivent des trajectoires courbes, ce que l'on peut rapprocher des géodésiques de la lumière au voisinage des corps massifs célestes dans la théorie de la relativité générale d'Einstein. La question qui s'est posée à nous il y a quelques années est la possible transcription de la physique des métamatériaux électromagnétiques aux ondes sismiques. Cette possible analogie, qui n'est pas nécessairement triviale, s'appuie sur des modèles dits de masses et ressorts qui sous-tendent la physique des milieux localement résonants. Physique transformationnelle et analogies pour les différents types d'ondes Invisibilité versus protection Les mêmes techniques de transformation d'espace peuvent être utilisées pour rechercher des structurations théoriques de la matière à vocation de « protection ». Des phénomènes aussi surprenants que rendre un objet invisible sont accessibles à ces techniques de transformation d'espace. La figure 1 avec une cape d'invisibilité de 20 cm de diamètre MÉTAMATÉRIAUX pour la protection sismique Les physiciens des ondes élaborent des modèles théoriques et numériques pour un contrôle accru de la lumière dans des matériaux structurés à l'échelle nanométrique et s'en inspirent pour contrôler les ondes mécaniques de Rayleigh dans des sols structurés à l'échelle métrique, avec des trous dans un sol ou des arbres en surface savamment agencés. Un transfert de paradigme s'opère entre les métamatériaux électromagnétiques pour la photonique et les métamatériaux sismiques pour le génie civil.
doi:10.1051/photon/20189037 fatcat:xp3npewrhbanxbxuwdlllkosqu