Физики из Швейцарии и Японии использовали принцип магнитно-вращательного взаимодействия, чтобы подавить передачу звуковых волн на поверхности магнитной пленки в одном направлении, позволяя им перемещаться в другом. Это открытие позволит создать «акустические диоды», которые смогут пропускать звуковые волны в одном направлении.

О своей работе авторы рассказали в журнале Science Advances.

Выпрямители, такие как электронные диоды, незаменимы в современных устройствах. Они, например, используются для преобразования переменного тока в постоянный. Авторы нового исследования открыли эффект, на основе которого можно создать такие же выпрямители, но для звуковых волн.

Ранее ученые показали, что поверхностные акустические волны могут взаимодействовать со спиновыми волнами — возмущениями в магнитных полях внутри материала, которые способны распространяться в нем. Акустические поверхностные волны могут возбуждать спиновые двумя различными способами. Один из механизмов — магнитоупругое взаимодействие — хорошо известен. Однако второй — магнитно-вращательное взаимодействие — был теоретически предсказан более сорока лет назад, но не был экспериментально проверен до сих пор.

В новой работе физики из Токийского университета, Института физико-химических исследований и Федеральной политехнической школы Лозанны обнаружили, что эти два механизма происходят одновременно, но с разной интенсивностью.

Авторы показали, что когда направление вращения вектора намагниченности образца меняется в том же направлении, что и у вектора распространения поверхностных акустических волн, энергия звуковых колебаний эффективно передается спиновым волнам, ускоряя вращение вектора намагниченности.

Таким образом ученые показали, что распространением звуковых волн в материале можно управлять. Они также заметили, что этот эффект «выпрямления» был более выражен, когда магнитный материал обладал магнитной анизотропией — предпочтительным направлением внутренней намагниченности даже в отсутствие внешнего магнитного поля.

По словам авторов, открытый ими эффект можно использовать для создания «акустического диода» — устройства, в котором акустическую энергию можно эффективно передавать в одном направлении, но блокировать в другом. Такой диод можно настроить для работы на микроволновых частотах, которые используются для передачи данных с помощью технологии 5G.