発表のポイント
- ナノメートルスケール(ナノは10億分の1)に加工した磁性材料を用いて表面弾性波(Surface Acoustic Wave:SAW)の新しい伝播現象を発見しました。
- 本現象は、磁性体と表面弾性波の角運動量に起因した効果であることを明らかにしました。
- 表面弾性波を利用した音響スイッチや高性能フィルターなど新しい通信技術につながることが期待されます。
概要
表面弾性波(SAW)は物質表面を伝わる音波であり、周波数フィルターやセンサーなど、現代の通信を支える基盤技術として広く利用されています。その性能向上や新たな性質の開拓は、次世代通信技術や情報処理デバイスの進化に直結する重要な課題です。
今回、東北大学金属材料研究所の新居陽一准教授と小野瀬佳文教授、日本原子力研究開発機構原子力科学研究所先端基礎研究センターの山本慧研究副主幹、理化学研究所創発物性科学研究センターの前川禎通客員主管研究員らからなる共同研究グループは、表面弾性波が磁性材料で作製した回折格子を通過する際に、非相反回折と呼ばれる特殊な回折現象を生じることを発見しました。これは通常の回折現象では見られない非対称な回折が生じるもので、これまで光学分野でしか観測されていませんでした。本成果を発展させると、磁場によって表面弾性波の曲がる方向を変えられるようになるため、例えば音響スイッチやこれを用いた高性能な表面弾性波フィルターなどへの応用が期待されます。
本研究成果は、2025年1月14日(米国東部時間)に米国物理学会のPhysical Review Letters誌に掲載されました。
詳細
- プレスリリース本文 [PDF: 615KB]
- Physical Review Letters [DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.027001]

図1. 回折格子による波の回折。(a)通常の回折。回折強度は透過波に対して対称的な強度分布となる。(b)非相反回折。回折強度がn=+1とn=-1の回折波によって異なる非対称性が生じる。またこの非対称性は磁場の向きを反転すると反転する。