Исследователи из Университета Кайзерслаутерн‑Ландау (RPTU) описали новый физический эффект, который может повлиять на развитие будущих систем беспроводной связи, включая перспективный стандарт 6G. В работе, опубликованной в журнале Nature Communications, учёным удалось продемонстрировать сильную связь между миниатюрными звуковыми и спиновыми волнами в железо‑иттриевом гранате. Такое взаимодействие привело к формированию гибридных волн в гигагерцевом диапазоне, которые потенциально можно использовать для создания гибких и перестраиваемых частотных фильтров.
Сегодня в смартфонах и других устройствах для разделения сигналов сотовой связи, Wi‑Fi и GPS применяются акустические фильтры на основе поверхностных акустических волн. Группа под руководством профессора Матиаса Вайлера пытается объединить эту отработанную технологию с физикой спинов. Учёные напоминают, что звуковые волны распространяются и в твёрдых телах, вызывая колебания кристаллической решётки, а электроны с квантовым спином откликаются на эти вибрации. В магнитоупорядоченных материалах это позволяет звуку возбуждать спиновые волны.
Для эксперимента был выбран железо‑иттриевый гранат — ферримагнитный изолятор с длительным временем жизни спиновых волн, что облегчает наблюдение микроскопических процессов. В наноструктурированном акустическом резонаторе система начала генерировать так называемые магнонные поляроны — гибридные возбуждения, в которых звук и спиновые колебания неразделимы. Первый автор работы Кевин Кюнстле пояснил, что речь идёт о новой «химерной» волне, не являющейся ни чисто акустической, ни чисто спиновой.
Учёные показали, что гибридная волна периодически осциллирует между звуковым и спиновым состояниями с частотой, превышающей все скорости потерь в системе, что указывает на режим сильной связи. Теоретическая модель, разработанная совместно с группой профессора Акашдипа Камры, подтвердила эти результаты. По словам Вайлера, гибридные спиново‑звуковые возбуждения объединяют два ключевых элемента СВЧ‑техники — акустические фильтры и ферримагнитные изоляторы — и в перспективе могут лечь в основу перестраиваемых фильтров, способных адаптироваться прямо в ходе работы, что особенно важно для архитектур связи шестого поколения, сообщает new-science.ru.
Читайте также: