Es wurde ein einzigartiges Propagationsphänomen von akustischen Wellen entdeckt, die den Weg für die Entwicklung fortschrittlicher Kommunikationstechnologien mit akustischen Geräten ebnet. Die Forschung wurde vom Institut für Materialforschung an der Tohoku University in Zusammenarbeit mit der Japan Atomic Energy Agency und dem Riken Center for Emergent Matter Science geleitet.
Oberflächen akustische Wellen (SAWS) – elastische Schwingungen, die sich entlang der Oberfläche von Materialien wie Wellen auf einem Teich bewegen – spielen eine entscheidende Rolle bei modernen Kommunikationstechnologien. Dies sind Schlüsselkomponenten in Frequenzfiltern, die in alltäglichen Geräten wie Mobiltelefonen verwendet werden. Diese Geräte wandeln elektrische Signale in Schwingungen oder „Wellen“ durch den piezoelektrischen Effekt um und ermöglichen eine effiziente Signalverarbeitung. Daher ist ein tieferes Verständnis des Sägenverhaltens für die Förderung zukünftiger Technologien von wesentlicher Bedeutung.
In dem Experiment verwendete das Team fortschrittliche Nanofabrizierungstechniken, um eine periodische Reihe nanoskaliger magnetischer Materialien zu erstellen. Das magnetische nanoskalige Array kann als spezialisiertes Gitter angesehen werden, das die Wellen durchmachen. Zu ihrer Überraschung beobachtete das Forschungsteam anstelle des typischen symmetrischen Beugungsmusters ein völlig neues, asymmetrisches Beugungsphänomen von SAWs, die als „nicht reciplocaler Beugung“ bezeichnet werden.
„Dieses Phänomen wurde zuvor nur in der Optik beobachtet“, bemerkt Yoichi Nii, „wir freuen uns sehr, zu bestätigen, dass es sich über die Optik anderer Wellenphänomene hinaus erstreckt.“
Durch die theoretische Analyse identifizierte das Forschungsteam dieses asymmetrische Verhalten als aus der einzigartigen Wechselwirkung zwischen SAWS und magnetischen Materialien, insbesondere im Zusammenhang mit ihrer Winkelmontage.
Dieser Befund kann eine präzise Kontrolle der Sägeausbreitungswege unter Verwendung von Magnetfeldern ermöglichen, was zur Entwicklung innovativer akustischer Geräte führt, die sowohl klassische als auch Quantenkommunikationstechnologien vorantreiben. Die Aufdeckung neuer Eigenschaften von SAWS ist für die Entwicklung von Kommunikationssystemen und -geräten der nächsten Generation von wesentlicher Bedeutung.
Die Studie wurde in veröffentlicht in Physische Überprüfungsbriefe am 14. Januar 2025.
