I forskning publicerad i Vetenskapens framsteg , en grupp ledd av forskare från RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) har använt principen om magnetrotationskoppling för att undertrycka överföringen av ljudvågor på ytan av en film i en riktning samtidigt som de låter dem färdas i den andra. Detta kan leda till utvecklingen av akustiska likriktare - enheter som tillåter vågor att spridas i en riktning, med potentiella tillämpningar inom kommunikationsteknik.

Enheter som kallas likriktare är extremt viktiga i teknikutvecklingen. De mest kända är elektroniska dioder, som används för att omvandla AC till DC-elektricitet, i huvudsak gör elektrifiering möjlig.

I den aktuella studien, gruppen undersökte rörelsen av akustiska ytvågor – ljudrörelser som utbredning av jordbävningar över jordens yta – i en magnetisk film. Det finns ett samspel mellan ytakustiska vågor och spinnvågor, störningar i magnetfält inom materialet som kan röra sig genom materialet.

Akustiska ytvågor kan excitera spinnvågor på två sätt. Ett, magneto-elastisk koppling, är mycket väl dokumenterad. Dock, en sekund, magneto-rotationskoppling, föreslogs för mer än 40 år sedan av Sadamichi Maekawa, en av författarna till den aktuella studien, men har inte verifierats experimentellt förrän nu.

I den aktuella studien, författarna fann att de två mekanismerna inträffar samtidigt, men under olika intensitet. De fann att när magnetiseringen av det magnetiska provet roterar i samma riktning som de akustiska ytvågorna, energin från de akustiska ytvågorna överförs mer effektivt till spinnvågorna, öka magnetiseringens rotation. Faktiskt, forskarna kunde identifiera en konfiguration av enkelriktad koppling där endast energin från akustiska ytvågor i en riktning kunde överföras till magnetiseringens rotation. De märkte också att denna korrigeringseffekt var mer uttalad när det magnetiska materialet uppvisade magnetisk anisotropi, vilket innebär att det fanns en föredragen riktning för intern magnetisering redan innan appliceringen av ett externt magnetfält.

Mingran Xu från RIKEN CEMS, tidningens första författare, säger:"Det var väldigt spännande att visa att fenomenet magnetrotationskoppling faktiskt äger rum, och att den kan användas för att helt undertrycka rörelsen av akustisk energi i en riktning."

Jorge Puebla, även från RIKEN CEMS, säger:"Vi hoppas att vi kan använda detta arbete för att skapa en "akustisk diod" som motsvarar de elektroniska dioderna som är så viktiga. Vi skulle relativt enkelt kunna göra en apparat där den akustiska energin effektivt överförs i en riktning men blockeras i den andra. . Detta händer vid mikrovågsfrekvenser, vilket är intervallet av intresse för 5G-kommunikationsteknik, så akustiska ytvågor kan vara en intressant kandidat för denna teknik."