聲學(xué)二極管原理：能控制聲波在某一個(gè)方向傳播！

在最新發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上的一項(xiàng)研究中，由理研應(yīng)急物質(zhì)科學(xué)中心（CEMS）科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組，利用磁旋轉(zhuǎn)耦合原理抑制了聲波在薄膜表面一個(gè)方向的傳播，同時(shí)讓聲波在另一個(gè)方向上傳播，這可能促進(jìn)致聲學(xué)整流器的發(fā)展，這種設(shè)備能讓聲波在一個(gè)方向上優(yōu)先傳播，在通信技術(shù)中具有潛在的應(yīng)用，被稱為整流器的設(shè)備在技術(shù)發(fā)展中極其重要.

最著名的是電子二極管，它用來(lái)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，基本上使通電成為可能.在目前的研究中，該研究小組在磁性薄膜中檢查了聲波表面波的運(yùn)動(dòng)-聲音運(yùn)動(dòng)，就像地震在地球表面的傳播一樣.表面聲波和自旋波之間存在相互作用，即材料內(nèi)部磁場(chǎng)中的干擾可以通過(guò)材料.聲波表面波可以通過(guò)兩種方式激發(fā)自旋波，一種是磁彈性耦合，有很好的記錄.

在最新發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上的一項(xiàng)研究中，由理研應(yīng)急物質(zhì)科學(xué)中心（CEMS）科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組，利用磁旋轉(zhuǎn)耦合原理抑制了聲波在薄膜表面一個(gè)方向的傳播，同時(shí)讓聲波在另一個(gè)方向上傳播，這可能促進(jìn)致聲學(xué)整流器的發(fā)展，這種設(shè)備能讓聲波在一個(gè)方向上優(yōu)先傳播，在通信技術(shù)中具有潛在的應(yīng)用，被稱為整流器的設(shè)備在技術(shù)發(fā)展中極其重要.

最著名的是電子二極管，它用來(lái)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，基本上使通電成為可能.在目前的研究中，該研究小組在磁性薄膜中檢查了聲波表面波的運(yùn)動(dòng)-聲音運(yùn)動(dòng)，就像地震在地球表面的傳播一樣.表面聲波和自旋波之間存在相互作用，即材料內(nèi)部磁場(chǎng)中的干擾可以通過(guò)材料.聲波表面波可以通過(guò)兩種方式激發(fā)自旋波，一種是磁彈性耦合，有很好的記錄.

同樣來(lái)自日本理化學(xué)研究所（RIKEN）應(yīng)急物質(zhì)科學(xué)中心（CEMS）的豪爾赫·普埃布拉(Jorge Puebla)表示：我們希望能利用這項(xiàng)研究來(lái)創(chuàng)造一種‘聲學(xué)二極管’，相當(dāng)于非常重要的電子二極管，我們可以相對(duì)容易地制造出一種設(shè)備，聲能在一個(gè)方向上有效轉(zhuǎn)移，而在另一個(gè)方向上被阻擋.這發(fā)生在微波頻率上，這是5G通信技術(shù)感興趣的范圍，因此表面聲波可能是這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)有趣候選者.

磁振子，是聲子相互作用一種基本形式是磁性材料的固有屬性，即“磁彈性耦合”.這種相互作用形式一直是描述磁致伸縮材料及其應(yīng)用的基礎(chǔ)，其中應(yīng)變會(huì)引起內(nèi)部磁場(chǎng)的變化.與磁彈性耦合不同的是，早在40多年前，就有人提出聲表面波可以通過(guò)各向異性磁體中晶格的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)誘導(dǎo)表面磁子.然而，這種稱為磁旋耦合的磁振子-聲子耦合機(jī)制的特征一直難以捉摸.

本研究首次報(bào)道了垂直各向異性薄膜Ta/CoFeB(1.6納米)/MgO中磁旋耦合的觀測(cè)和理論框架，在理論預(yù)測(cè)的優(yōu)化條件下，它導(dǎo)致了非互易聲波的衰減，其整流率達(dá)到了前所未有的100%，研究不僅從實(shí)驗(yàn)上證明了研究磁振子-聲子耦合的一條新途徑，而且也證明了磁旋耦合應(yīng)用的可行性.