Dans une recherche publiée dans Avancées scientifiques , un groupe dirigé par des scientifiques du RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) a utilisé le principe du couplage magnéto-rotatif pour supprimer la transmission des ondes sonores à la surface d'un film dans un sens tout en leur permettant de voyager dans l'autre. Cela pourrait conduire au développement de redresseurs acoustiques - des dispositifs qui permettent aux ondes de se propager préférentiellement dans une direction, avec des applications potentielles dans la technologie des communications.

Les dispositifs appelés redresseurs sont extrêmement importants dans le développement technologique. Les plus connues sont les diodes électroniques, qui sont utilisés pour convertir le courant alternatif en courant continu, rendant essentiellement possible l'électrification.

Dans l'étude actuelle, le groupe a examiné le mouvement des ondes acoustiques de surface—les mouvements du son comme la propagation des tremblements de terre à la surface de la Terre—dans un film magnétique. Il existe une interaction entre les ondes acoustiques de surface et les ondes de spin, perturbations des champs magnétiques dans le matériau qui peuvent se déplacer à travers le matériau.

Les ondes acoustiques de surface peuvent exciter les ondes de spin de deux manières. Une, couplage magnéto-élastique, est très bien documenté. Cependant, une seconde, couplage magnéto-rotatif, a été proposé il y a plus de 40 ans par Sadamichi Maekawa, l'un des auteurs de la présente étude, mais n'a pas été vérifié expérimentalement jusqu'à présent.

Dans l'étude actuelle, les auteurs ont constaté que les deux mécanismes se produisent en même temps, mais sous des intensités différentes. Ils ont constaté que lorsque l'aimantation de l'échantillon magnétique tourne dans le même sens que les ondes acoustiques de surface, l'énergie des ondes acoustiques de surface est transférée plus efficacement aux ondes de spin, augmenter la rotation de l'aimantation. En réalité, les chercheurs ont pu identifier une configuration de couplage unidirectionnel où seule l'énergie des ondes acoustiques de surface dans une direction pouvait être transférée à la rotation de l'aimantation. Ils ont également remarqué que cet effet de rectification était plus prononcé lorsque le matériau magnétique présentait une anisotropie magnétique, ce qui signifie qu'il y avait une direction préférée de magnétisation interne avant même l'application d'un champ magnétique externe.

Mingran Xu de RIKEN CEMS, le premier auteur de l'article, dit :« C'était très excitant de montrer que le phénomène de couplage magnéto-rotation a réellement lieu, et qu'il peut être utilisé pour supprimer complètement le mouvement de l'énergie acoustique dans une direction."

Jorge Puebla, également de RIKEN CEMS, dit:"Nous espérons pouvoir utiliser ce travail pour créer une 'diode acoustique' équivalente aux diodes électroniques qui sont si importantes. Nous pourrions relativement facilement créer un dispositif où l'énergie acoustique est efficacement transférée dans un sens mais bloquée dans l'autre Cela se passe aux fréquences micro-ondes, qui est la gamme d'intérêt pour la technologie de communication 5G, les ondes acoustiques de surface peuvent donc être un candidat intéressant pour cette technologie."