Forskere udvikler principper for oprettelse af en akustisk diode

I forskning offentliggjort i Videnskab fremskridt , en gruppe ledet af forskere fra RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) har brugt princippet om magneto-rotationskobling til at undertrykke transmission af lydbølger på overfladen af ​​en film i den ene retning, mens de tillader dem at rejse i den anden. Dette kan føre til udviklingen af ​​akustiske ensrettere - enheder, der tillader bølger at forplante sig fortrinsvis i en retning, med potentielle applikationer inden for kommunikationsteknologi.

Enheder kendt som ensrettere er ekstremt vigtige i teknologiudvikling. De mest kendte er elektroniske dioder, som bruges til at konvertere AC til DC -elektricitet, hovedsagelig muliggør elektrificering.

I den aktuelle undersøgelse, gruppen undersøgte bevægelsen af ​​akustiske overfladebølger - bevægelser af lyd som udbredelse af jordskælv over jordens overflade - i en magnetisk film. Der er samspil mellem overfladeakustiske bølger og spinbølger, forstyrrelser i magnetfelter i materialet, der kan bevæge sig gennem materialet.

Akustiske overfladebølger kan ophidse spinbølger på to måder. En, magneto-elastisk kobling, er meget veldokumenteret. Imidlertid, et sekund, magneto-rotation kobling, blev foreslået for mere end 40 år siden af ​​Sadamichi Maekawa, en af ​​forfatterne til den aktuelle undersøgelse, men blev ikke eksperimentelt verificeret før nu.

I den aktuelle undersøgelse, forfatterne fandt ud af, at de to mekanismer forekommer på samme tid, men under forskellige intensiteter. De fandt ud af, at når magnetiseringen af ​​den magnetiske prøve roterer i samme retning som overfladens akustiske bølger, energien fra de akustiske overfladebølger overføres mere effektivt til spinbølgerne, øge magnetiseringens rotation. Faktisk, forskerne var i stand til at identificere en konfiguration af ensrettet kobling, hvor kun energien fra overfladeakustiske bølger i en retning kunne overføres til magnetiseringens rotation. De bemærkede også, at denne udbedringseffekt var mere udtalt, da det magnetiske materiale udviste magnetisk anisotropi, hvilket betyder, at der var en foretrukken retning for intern magnetisering allerede før anvendelsen af ​​et eksternt magnetfelt.

Mingran Xu fra RIKEN CEMS, den første forfatter til papiret, siger:"Det var meget spændende at vise, at fænomenet magneto-rotationskobling faktisk finder sted, og at den kan bruges til fuldstændig at undertrykke bevægelsen af ​​akustisk energi i en retning. "

Jorge Puebla, også af RIKEN CEMS, siger:"Vi håber, at vi kan bruge dette arbejde til at skabe en 'akustisk diode', der svarer til de elektroniske dioder, der er så vigtige. Vi kunne relativt let lave en enhed, hvor den akustiske energi effektivt overføres i den ene retning, men blokeres i den anden . Dette sker ved mikrobølgefrekvenser, som er intervallet for interesse for 5G kommunikationsteknologi, så akustiske overfladebølger kan være en interessant kandidat til denne teknologi. "