一項(xiàng)新研究揭示了釔鐵石榴石中聲波與自旋波的強(qiáng)耦合現(xiàn)象，為柔性6G信號(hào)處理開(kāi)啟了新可能。

聲學(xué)頻率濾波器幫助智能手機(jī)分離移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi和GPS信號(hào)。德國(guó)凱澤斯勞滕-蘭道大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)表示，他們展示了一種可能影響未來(lái)通信系統(tǒng)的新物理效應(yīng)。他們的研究表明，微型聲波能與釔鐵石榴石內(nèi)部的自旋波強(qiáng)烈耦合，形成千兆赫茲范圍的混合波。這一發(fā)現(xiàn)為適用于新興6G標(biāo)準(zhǔn)的靈活可調(diào)濾波器提供了可能路徑。

表面聲波技術(shù)新突破

表面聲波（SAW）每日在移動(dòng)設(shè)備中被使用數(shù)十億次，也天然存在于地震波中。馬蒂亞斯·韋勒教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)正致力于將這項(xiàng)成熟技術(shù)與自旋物理結(jié)合，開(kāi)拓新領(lǐng)域。"聲波不僅能在空氣中傳播，也能穿透物質(zhì)。在此過(guò)程中，材料的晶格原子會(huì)發(fā)生振動(dòng)，"韋勒解釋道。他進(jìn)一步說(shuō)明，這些原子的電子攜帶量子自旋，同樣會(huì)對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生反應(yīng)。當(dāng)材料處于磁有序狀態(tài)時(shí)，這種相互作用能使材料中的聲波產(chǎn)生自旋波。

為探究該效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)選用具有長(zhǎng)自旋波壽命的鐵磁絕緣體釔鐵石榴石作為實(shí)驗(yàn)材料。這種特性使其非常適合觀察聲學(xué)與磁激勵(lì)之間的微觀相互作用。實(shí)驗(yàn)顯示，該系統(tǒng)在納米結(jié)構(gòu)聲學(xué)表面諧振器內(nèi)產(chǎn)生了名為"磁極化激元"的混合激發(fā)態(tài)。

論文第一作者凱文·昆斯特勒表示："我們觀察到自旋與聲波的量子力學(xué)耦合可形成既非聲波亦非自旋波的新型嵌合波。在這種激發(fā)態(tài)中，自旋與聲波無(wú)法分離，而是共存共生。"研究人員發(fā)現(xiàn)這種混合波會(huì)在聲波與自旋態(tài)之間周期性振蕩，其振蕩頻率即拉比頻率。研究中該頻率超過(guò)了實(shí)驗(yàn)裝置中的所有損耗率，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是強(qiáng)耦合機(jī)制的明確證據(jù)。

與阿卡什迪普·卡姆拉教授團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)的理論模型支持了實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該模型不僅幫助量化耦合強(qiáng)度，還詳細(xì)解釋了觀測(cè)到的現(xiàn)象。

6G濾波器應(yīng)用潛力

研究團(tuán)隊(duì)指出，這項(xiàng)成果融合了兩大微波技術(shù)。"我們的混合自旋聲波激發(fā)態(tài)結(jié)合了微波技術(shù)的兩大支柱：聲學(xué)濾波器和鐵磁絕緣體，"韋勒表示。他補(bǔ)充說(shuō)，這種方法有望實(shí)現(xiàn)使用過(guò)程中能自我調(diào)節(jié)的頻率濾波器，這種能力可支持未來(lái)依賴于靈活響應(yīng)式信號(hào)控制的6G通信架構(gòu)。