Físicos da RPTU descobriram que ondas acústicas em microfiltros podem acoplar fortemente com ondas de spin em granada de ítrio-ferro (YIG), gerando um novo tipo de excitação híbrida spin-onda acústica na faixa de frequência gigahertz. Essa descoberta oferece potencial para filtros de frequência flexíveis em tecnologias de comunicação móvel 6G, e os resultados foram publicados na revista Nature Communications.

Ondas acústicas, especialmente ondas superficiais (SAW), são amplamente utilizadas em filtros de frequência para comunicações móveis na faixa de GHz em dispositivos como smartphones, com bilhões de aplicações. A equipe da RPTU busca combinar a tecnologia madura de ondas superficiais com fenômenos de spin, estabelecendo a base física para a próxima geração de componentes micro-ondas acústicos miniaturizados. Eles investigaram excitações acústicas coletivas de spin em isolantes ferroelétricos YIG, que, devido à sua longa vida útil de ondas de spin, se torna um objeto de estudo ideal. A pesquisa mostra que, em ressonadores de ondas superficiais nanométricos, podem se formar excitações híbridas — magnons-polares.

O primeiro autor do estudo, Kevin Künsterl, afirmou: “O acoplamento quântico entre spin e som leva à formação de novos quasi-partículas híbridas, nas quais spin e som coexistem.” Os pesquisadores também demonstraram que essas ondas híbridas oscilam periodicamente entre os estados acústico e de spin, e que a frequência de Rabi é significativamente maior que a taxa de perda do sistema, indicando um regime de forte acoplamento. O grupo da RPTU desenvolveu um modelo teórico capaz de prever quantitativamente a intensidade do acoplamento observada.

O estudo não apenas fornece uma compreensão quantitativa do fenômeno de acoplamento, mas também permite controlar a intensidade do acoplamento spin-onda. O professor Weller comentou: “A excitação híbrida spin-onda combina as vantagens de filtros acústicos e isolantes ferroelétricos, e no futuro poderá ser usada para expandir a funcionalidade de componentes micro-ondas miniaturizados, como filtros de frequência flexíveis ajustáveis em operação, abrindo novas possibilidades para redes de comunicação 6G.”