Descoberto novo fenômeno no comportamento das ondas acústicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/01/2025

O comportamento assimétrico das ondas decorre de uma interação entre as ondas acústicas de superfície e os materiais magnéticos.
[Imagem: Y. Nii et al. - 10.1103/PhysRevLett.134.027001]

Difração não recíproca

Cientistas japoneses descobriram um novo fenômeno de propagação de ondas acústicas com grande interesse tecnológico, com potencial para viabilizar o desenvolvimento de tecnologias avançadas de comunicações e várias outras envolvendo dispositivos acústicos.

As tecnologias de comunicação modernas fazem largo uso das chamadas ondas acústicas de superfície, vibrações elásticas que viajam ao longo da superfície de materiais, como ondulações em um lago.

Elas são componentes-chave dos filtros de frequência usados em dispositivos tão comuns quanto os telefones celulares. Esses dispositivos convertem sinais elétricos em vibrações, ou "ondulações", por meio do efeito piezoelétrico, permitindo um processamento de sinal eficiente.

É por isso que Yoichi Nii e colegas da Universidade Tohoku estavam estudando essas ondas acústicas de superfície, já que uma compreensão mais profunda do seu comportamento é essencial para fazer alavancar nossas tecnologias.

Nii estava usando técnicas avançadas de nanofabricação para criar matrizes periódicas de materiais magnéticos em nanoescala, uma espécie de grade especializada que permite controlar as ondas de superfície. Para sua surpresa, em vez do padrão típico de difração simétrica, o que se viu foi um fenômeno de difração assimétrica completamente novo, que a equipe chama de "difração não recíproca".

"Esse fenômeno foi observado anteriormente apenas na óptica, então estamos muito animados em confirmar que ele se estende além da óptica para outros fenômenos de ondas," disse o pesquisador.

Dispositivo experimental usado para demonstrar o novo modo de interação entre ondas acústicas e magnetismo, já compatível com as tecnologias atuais.
[Imagem: Y. Nii et al. - 10.1103/PhysRevLett.134.027001]

Interação entre ondas acústicas e magnetismo

O novo fenômeno foi descoberto usando o muito promissor niobato de lítio, um material já usado em várias aplicações de ponta, incluindo chips eletroacústicos, processadores de luz e em tecnologias quânticas.

Ao tentar desvendar o que estava acontecendo, a equipe descobriu que esse comportamento assimétrico decorre de um modo até agora desconhecido de interação entre as ondas acústicas de superfície e os materiais magnéticos, relacionada especificamente aos seus momentos angulares.

E isso é importante porque pode permitir o controle preciso dos caminhos de propagação das ondas acústicas de superfície usando campos magnéticos, viabilizando o desenvolvimento de dispositivos acústicos inovadores, tanto para as tecnologias de comunicação clássica, quanto as tecnologias de comunicação quântica.

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