Los investigadores han detectado el movimiento rodante de una onda nanoacústica predicha por el famoso físico y premio Nobel Lord Rayleigh en 1885. Este fenómeno puede encontrar aplicaciones en tecnologías cuánticas acústicas o en los llamados componentes "fonónicos". que se utilizan para controlar la propagación de ondas acústicas.

El estudio, publicado en la revista Avances de la ciencia , fue realizado por investigadores de la Universidad de Purdue, la Universidad de Augsburgo, la Universidad de Münster y la Universidad de Alberta.

El equipo utilizó un nanocable dentro del cual los electrones son forzados a seguir trayectorias circulares por el giro de la onda acústica. Las ondas acústicas son increíblemente versátiles en nanofísica moderna, ya que pueden influir tanto en los sistemas electrónicos como en los fotónicos. Por ejemplo, diminutos chips microacústicos en computadoras, Los teléfonos inteligentes o tabletas garantizan que las señales inalámbricas recibidas se procesen electrónicamente. Sin embargo, a pesar de la amplia variedad de usos de las ondas nanoacústicas, la propiedad fundamental de giro de la onda nanoacústica no se había detectado hasta este estudio.

"Desde el trabajo pionero de Lord Rayleigh, se ha sabido que existen ondas acústicas que se propagan sobre la superficie de los sólidos y que muestran un movimiento de balanceo elíptico muy característico, "dijo Hubert Krenner, un profesor de física, quien dirigió el estudio en la Universidad de Augsburg y recientemente se mudó a la Universidad de Münster. "En el caso de las ondas nanoacústicas, ahora hemos logrado observar directamente este giro transversal, que es lo que los físicos llamamos este movimiento ".

En su estudio, los investigadores utilizaron un nanoalambre extremadamente fino que se colocó sobre un material llamado piezoeléctrico, niobato de litio. Este material se deforma cuando se somete a una corriente eléctrica, y, con la ayuda de pequeños electrodos metálicos, se puede generar una onda acústica en el material.

En la superficie del material, la onda acústica genera un campo eléctrico que gira elípticamente (girando). Esta, Sucesivamente, fuerza a los electrones del nanoalambre en trayectorias circulares.

"Hasta ahora conocíamos este fenómeno de la luz, "dijo Zubin Jacob, Profesor asociado de Elmore de Ingeniería Eléctrica e Informática de Purdue. "Ahora hemos logrado demostrar que se trata de un efecto universal, que también ocurre en otros tipos de ondas como las ondas sonoras en una plataforma tecnológicamente importante, niobato de litio ".

Los resultados de la investigación presentados son un hito:El giro transversal, observado por primera vez, se puede utilizar específicamente para controlar nano-sistemas o transferir información.

"Observamos el movimiento de electrones en los nanocables, que se realizaron en la Universidad Técnica de Munich, a través de la luz emitida por los electrones, "dijo Maximilian Sonner, un doctorado estudiante del Instituto de Física de la Universidad de Augsburgo.

Colega de Sonner, Lisa Janker, adicional, "Aquí utilizamos un estroboscopio extremadamente rápido, lo que nos permite observar prácticamente este movimiento en tiempo real, incluso a frecuencias más altas hasta el rango de gigahercios ".

Farhad Khosravi, quien recientemente completó su Ph.D. en el grupo de investigación de Jacob, había transferido sus cálculos de luz directamente a la onda acústica de Rayleigh. "Se sabe desde hace mucho tiempo que las ondas de luz y las ondas de sonido tienen propiedades similares. Sin embargo, el grado de coincidencia de sus propiedades de giro es realmente fenomenal, "Dijo Khosravi.

Los investigadores están convencidos de que el principio universal de la física de espín que subyace a este fenómeno conducirá a importantes avances tecnológicos. El equipo ahora está trabajando para vincular el giro transversal de las ondas acústicas con el giro de otras ondas.

"Lo que tenemos que hacer a continuación es utilizar este giro acústico transversal específicamente para manipular sistemas ópticos cuánticos o el giro de la luz, por ejemplo, "Dijo Jacob.