Звуковые волны могут стать основой для орбитронных устройств

Исследователи выявили два звуковых механизма генерации орбитальных токов. Автор: Keio University Global Research Institute (KGRI)

Японские ученые из Университета Кейо продемонстрировали, что звуковые волны в определенных твердых телах могут генерировать орбитальные токи — поток орбитального углового момента электронов. Это открытие закладывает основу для создания нового поколения «орбитронных» устройств с использованием существующих акустических технологий.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, возглавили аспирант Мари Танигучи и профессор Кадзуя Андо. Поскольку традиционная электроника приближается к своим практическим пределам, ученые исследуют возможность манипулирования другими свойствами электронов, помимо их заряда.

Два акустических механизма

Эксперименты проводились на титаново-никелевых (Ti/Ni) слоях. Исследователи использовали поверхностные акустические волны (ПАВ) для возбуждения динамики кристаллической решетки и наблюдали генерацию орбитальных токов через два различных механизма:

• Акустическая орбитальная накачка — резонансная прецессия намагниченности инжектирует орбитальный ток из никелевого слоя в титановый
• Акустический орбитальный эффект Холла — звуковая волна, распространяющаяся в одном направлении, генерирует орбитальный ток, текущий перпендикулярно ей

Систематические измерения подтвердили, что наблюдаемый сигнал значительно превышает возможные эффекты от спинового механизма, доказывая доминирование орбитального механизма.

Перспективы применения

Профессор Андо отмечает: «Наше исследование впервые связывает поверхностные акустические волны, уже широко используемые в сенсорах, сенсорных панелях и фильтрующих компонентах, с орбитальными токами. Это открывает путь к интеграции акустических технологий с орбитроникой».

Будущие исследования будут сосредоточены на оптимизации архитектуры устройств для более эффективной генерации орбитальных токов, что ускорит переход от теоретических концепций к практическим технологиям.

Дополнительная информация: Mari Taniguchi et al, Acoustic generation of orbital currents, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62703-z