In onderzoek gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , een groep onder leiding van wetenschappers van het RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) heeft het principe van magneto-rotatiekoppeling gebruikt om de transmissie van geluidsgolven op het oppervlak van een film in de ene richting te onderdrukken, terwijl ze in de andere richting kunnen reizen. Dit zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van akoestische gelijkrichters - apparaten waarmee golven zich bij voorkeur in één richting kunnen voortplanten, met mogelijke toepassingen in de communicatietechnologie.

Apparaten die bekend staan ​​als gelijkrichters zijn uiterst belangrijk in de technologische ontwikkeling. De bekendste zijn elektronische diodes, die worden gebruikt om wisselstroom om te zetten in gelijkstroom, waardoor elektrificatie in wezen mogelijk wordt.

In de huidige studie, de groep onderzocht de beweging van akoestische oppervlaktegolven - bewegingen van geluid zoals de voortplanting van aardbevingen over het aardoppervlak - in een magnetische film. Er is een wisselwerking tussen de akoestische oppervlaktegolven en spingolven, verstoringen in magnetische velden binnen het materiaal die door het materiaal kunnen bewegen.

Akoestische oppervlaktegolven kunnen op twee manieren spingolven opwekken. Een, magneto-elastische koppeling, is zeer goed gedocumenteerd. Echter, een seconde, magneto-rotatie koppeling, werd meer dan 40 jaar geleden voorgesteld door Sadamichi Maekawa, een van de auteurs van de huidige studie, maar was tot nu toe niet experimenteel geverifieerd.

In de huidige studie, de auteurs ontdekten dat de twee mechanismen tegelijkertijd optreden, maar onder verschillende intensiteiten. Ze ontdekten dat wanneer de magnetisatie van het magnetische monster in dezelfde richting als de akoestische oppervlaktegolven roteert, de energie van de akoestische oppervlaktegolven wordt efficiënter overgebracht naar de spingolven, het vergroten van de rotatie van de magnetisatie. In feite, de onderzoekers waren in staat om een ​​configuratie van unidirectionele koppeling te identificeren waarbij alleen de energie van akoestische oppervlaktegolven in één richting kon worden overgedragen naar de rotatie van de magnetisatie. Ze merkten ook op dat dit rectificatie-effect meer uitgesproken was wanneer het magnetische materiaal magnetische anisotropie vertoonde, wat betekent dat er een voorkeursrichting van interne magnetisatie was, zelfs vóór de toepassing van een extern magnetisch veld.

Mingran Xu van RIKEN CEMS, de eerste auteur van het artikel, zegt:"Het was erg spannend om te laten zien dat het fenomeen van magneto-rotatiekoppeling daadwerkelijk plaatsvindt, en dat het kan worden gebruikt om de beweging van akoestische energie in één richting volledig te onderdrukken."

Jorge Puebla, ook van RIKEN CEMS, zegt:"We hopen dat we dit werk kunnen gebruiken om een ​​'akoestische diode' te creëren die equivalent is aan de elektronische diodes die zo belangrijk zijn. We zouden relatief eenvoudig een apparaat kunnen maken waarbij de akoestische energie efficiënt in de ene richting wordt overgedragen, maar in de andere wordt geblokkeerd Dit gebeurt op microgolffrequenties, wat het interessegebied is voor 5G-communicatietechnologie, dus akoestische oppervlaktegolven kunnen een interessante kandidaat zijn voor deze technologie."