Os pesquisadores detectaram o movimento ondulante de uma onda nanoacústica prevista pelo famoso físico e ganhador do prêmio Nobel Lord Rayleigh em 1885. Este fenômeno pode encontrar aplicações em tecnologias quânticas acústicas ou nos chamados componentes "fonônicos", que são usados ​​para controlar a propagação de ondas acústicas.

O estudo, publicado no jornal Avanços da Ciência , foi conduzido por pesquisadores da Purdue University, a Universidade de Augsburg, a Universidade de Münster e a Universidade de Alberta.

A equipe usou um nanofio dentro do qual os elétrons são forçados a percorrer caminhos circulares pelo giro da onda acústica. As ondas acústicas são incrivelmente versáteis na nanofísica moderna, pois podem influenciar os sistemas eletrônicos e fotônicos. Por exemplo, minúsculos chips microacústicos em computadores, smartphones ou tablets garantem que os sinais sem fio recebidos sejam processados ​​eletronicamente. Contudo, apesar do amplo uso de ondas nanoacústicas, a propriedade fundamental de spin da onda nanoacústica não havia sido detectada até este estudo.

"Desde o trabalho pioneiro de Lord Rayleigh, sabe-se que existem ondas acústicas que se propagam na superfície dos sólidos e que mostram um movimento de rolamento elíptico altamente característico, "disse Hubert Krenner, um professor de física, que chefiou o estudo na Universidade de Augsburg e recentemente se mudou para a Universidade de Münster. "No caso das ondas nanoacústicas, agora conseguimos observar diretamente esta rotação transversal, que é o que nós, físicos, chamamos esse movimento. "

Em seu estudo, os pesquisadores usaram um nanofio extremamente fino que foi posicionado em um material chamado piezoelétrico, niobato de lítio. Este material se deforma quando submetido a uma corrente elétrica, e, com o auxílio de pequenos eletrodos de metal, uma onda acústica pode ser gerada no material.

Na superfície do material, a onda acústica gera um campo elétrico em rotação elíptica (giratória). Esse, por sua vez, força os elétrons no nanofio em caminhos circulares.

"Até agora sabíamos sobre este fenômeno para a luz, "disse Zubin Jacob, Elmore Professor Associado de Purdue de Engenharia Elétrica e de Computação. "Agora conseguimos demonstrar que este é um efeito universal, que também ocorre em outros tipos de ondas, como ondas sonoras em uma plataforma tecnologicamente importante, niobato de lítio. "

Os resultados da pesquisa apresentados são um marco:O giro transversal, observado pela primeira vez, pode ser usado especificamente para controlar nanossistemas ou transferir informações.

“Observamos o movimento dos elétrons nos nanofios, que foram feitos na Universidade Técnica de Munique, através da luz emitida pelos elétrons, "disse Maximilian Sonner, um Ph.D. estudante do Instituto de Física da Universidade de Augsburg.

Colega de Sonner, Lisa Janker, adicionado, "Usamos um estroboscópio extremamente rápido aqui, o que nos permite observar praticamente esse movimento em tempo real - mesmo em frequências mais altas até a faixa de gigahertz. "

Farhad Khosravi, que recentemente concluiu seu Ph.D. no grupo de pesquisa de Jacob, tinha transferido seus cálculos de luz diretamente para a onda acústica de Rayleigh. "Já se sabe há muito tempo que as ondas de luz e as ondas sonoras têm propriedades semelhantes. No entanto, a extensão da correspondência para suas propriedades de spin é realmente fenomenal, "Khosravi disse.

Os pesquisadores estão convencidos de que o princípio universal da física do spin subjacente a esse fenômeno levará a importantes avanços tecnológicos. A equipa está agora a trabalhar para ligar o spin transversal das ondas acústicas ao spin de outras ondas.

"O que precisamos fazer a seguir é usar esse spin acústico transversal especificamente para manipular sistemas quânticos ópticos ou o spin da luz, por exemplo, "Jacob disse.