Las 'ondas sonoras de corte' proporcionan la magia para vincular el ultrasonido y las ondas magnéticas

Un equipo dirigido por investigadores del Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente en Japón ha logrado crear un fuerte acoplamiento entre dos formas de onda (magones y fonones) en una película delgada. Es importante destacar que lo lograron a temperatura ambiente, allanando el camino para el desarrollo de dispositivos híbridos basados ​​en ondas donde la información podría almacenarse y manipularse de diversas formas.

La mayoría de los dispositivos informáticos que se utilizan hoy en día se basan en el movimiento de cargas eléctricas (electrones), pero existen límites a la velocidad a la que pueden viajar los electrones, y su movimiento genera calor, lo que genera pérdidas de energía y es ambientalmente indeseable.

En respuesta, los científicos están trabajando para desarrollar dispositivos que aprovechen formas de energía ondulatorias, como el sonido, la luz y la rotación, ya que esto podría conducir a la creación de más dispositivos sin pérdidas.

Para la búsqueda actual, publicado en Cartas de revisión físicaLos científicos analizaron dos formas de onda: magnones (cuasipartículas que representan la excitación colectiva de espines, una propiedad magnética) y fonones (un fenómeno acústico que, en este caso, estaba formado por ondas superficiales que se propagaban a lo largo de la película).

Según Yunyoung Hwang, primer autor del estudio, «se han desarrollado dispositivos que utilizan magnones y fonones, pero nosotros, al igual que otros investigadores, sentimos que la unión de ultrasonidos e imanes podría conducir a grandes avances en las tecnologías de la información y las comunicaciones. Cuando estos dos «Los estados trabajan juntos muy estrechamente, esto crea un nuevo estado híbrido y creemos que esto abrirá la puerta a un progreso emocionante en el procesamiento de información».

Aunque otros grupos han intentado hacer esto, ha habido un obstáculo: las ondas sonoras regulares en las superficies no se adhieren bien a los imanes. El equipo pudo descifrar este código utilizando un tipo diferente de ondas sonoras, llamadas ondas sonoras de corte, que se combinan mejor con los imanes.

El elemento clave que hizo posible el trabajo fue un pequeño dispositivo en un chip llamado resonador de ondas acústicas de superficie nanoestructurada. Confina las ondas de ultrasonido a una ubicación específica y mejora las ondas de sonido de corte, lo que permite un fuerte acoplamiento entre las ondas de sonido de la superficie y los imanes en el resonador. Con esto, los investigadores pudieron obtener un fuerte acoplamiento imán-sonido en un Co₂₀Fe₆₀B₂₀ película a temperatura ambiente.

Según Jorge Puebla, otro autor del estudio, «en particular, creemos que nuestro trabajo contribuirá al estudio de cuasipartículas magnón-fonón acopladas coherentemente, lo que podría ayudar en el desarrollo de dispositivos híbridos de procesamiento de información basados ​​en ondas con relativamente pérdidas. » pequeño.

«Además, dos caminos intrigantes emergen en el horizonte: los avances en nuestros dispositivos podrían llevarnos al régimen de acoplamiento ultrafuerte, un dominio aún por explorar por completo; alternativamente, al realizar experimentos similares a temperaturas ultrabajas, tenemos el potencial de explorar fenómenos cuánticos «.