Wissenschaftler haben die Bewegung einer nanoakustischen Welle entdeckt, die vom renommierten Physiker und Nobelpreisträger John William Strett, besser bekannt als Lord Rayleigh (Reilly), vorhergesagt wurde.
Dieses Phänomen kann in akustischen Quantentechnologien oder in sogenannten "Phonon"-Komponenten Anwendung finden, die verwendet werden, um die Ausbreitung akustischer Wellen zu steuern.
„Seit der Pionierarbeit von Lord Rayleigh ist bekannt, dass es akustische Wellen (Rayleigh-Wellen) gibt, die sich über die Oberfläche von Festkörpern ausbreiten und ein sehr charakteristisches elliptisches Rollen aufweisen“, sagt Hubert Krenner, Professor für Physik, der die Studie leitete.
„Bei nanoakustischen Wellen konnten wir diese seitliche Rotation nun direkt beobachten.“
In ihrer Studie verwendeten die Wissenschaftler einen sehr dünnen Nanodraht, der auf einem sogenannten piezoelektrischen Material, Lithiumniobat, platziert wurde. Dieses Material wird durch einen elektrischen Strom verformt und mit kleinen Metallelektroden kann auf dem Material eine akustische Welle erzeugt werden.
Auf der Oberfläche des Materials erzeugt eine akustische Welle ein elliptisch rotierendes elektrisches Feld. Dies wiederum bewirkt, dass sich die Elektronen im Nanodraht auf einer Kreisbahn bewegen.
Die vorgestellten Forschungsergebnisse sind ein wichtiger Meilenstein: Erstmals kann die beobachtete Lateralrotation gezielt zur Steuerung von Nanosystemen oder zur Informationsübertragung genutzt werden.
Die Forscher sind überzeugt, dass das diesem Phänomen zugrunde liegende universelle Prinzip der Spinphysik zu wichtigen technologischen Fortschritten führen wird. Das Team arbeitet derzeit daran, die seitliche Rotation akustischer Wellen mit der Rotation anderer Wellen in Beziehung zu setzen.
„Als nächstes müssen wir diese laterale akustische Rotation gezielt nutzen, um optische Quantensysteme oder beispielsweise die Lichtrotation zu steuern“, so die Wissenschaftler.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
2021-07-30 16:45:14
Autor: Vitalii Babkin