В ходе совместного исследования учёных из Института исследования материалов Университета Тохоку, Японского агентства по атомной энергии и Центра возникающей материи RIKEN было обнаружено уникальное явление распространения акустических волн. Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, открывают новые возможности для развития коммуникационных технологий.

Поверхностные акустические волны, представляющие собой упругие колебания, распространяющиеся по поверхности материалов подобно ряби на воде, играют ключевую роль в современных системах связи. Они являются важнейшими компонентами частотных фильтров, используемых в повседневных устройствах, таких как мобильные телефоны. Эти устройства преобразуют электрические сигналы в вибрации посредством пьезоэлектрического эффекта, обеспечивая эффективную обработку сигналов.

В ходе эксперимента исследователи использовали передовые методы нанопроизводства для создания периодического массива магнитных материалов наномасштаба. Этот массив можно представить как специализированную решётку, через которую проходят волны. К удивлению учёных, вместо типичной симметричной картины дифракции они наблюдали совершенно новое, асимметричное явление дифракции поверхностных акустических волн, названное «нереципрокной дифракцией».

«Ранее это явление наблюдалось только в оптике, поэтому мы очень рады подтвердить, что оно выходит за рамки оптики и распространяется на другие волновые явления», – отмечает Ёити Нии, один из исследователей.

Благодаря теоретическому анализу научная группа определила, что это асимметричное поведение возникает из-за уникального взаимодействия между ПАВ и магнитными материалами, особенно в связи с их угловым моментом. Это открытие может позволить точно контролировать пути распространения поверхностных акустических волн с помощью магнитных полей, что приведёт к разработке акустических устройств, способствующих развитию как классических, так и квантовых коммуникационных технологий.