اگه دقت کرده باشی، گوشی‌هاتون واسه اینکه بتونن وای‌فای، شبکه موبایل و جی‌پی‌اس رو جدا کنن، کلی فیلتر صوتی (Acoustic Frequency Filters) دارن. اما حالا یه تیم از دانشمندای دانشگاه RPTU Kaiserslautern-Landau اومدن و یه اثر فیزیکی جدید کشف کردن که احتمالاً همه این سیستم‌های ارتباطی رو دگرگون می‌کنه!
حالا قضیه چیه؟ بچه‌ها این بار سراغ موج‌های صوتی خیلی ریز و مینیاتوری رفتن که توی یه ماده عجیب به اسم Yttrium Iron Garnet یا همون YIG کار می‌کنه. (YIG یه جور عایق مغناطیسیه که موج اسپینی توش خیلی عمر بلندی داره.) اونا فهمیدن که میشه موج‌های صوتی رو با موج‌های اسپین (Spin Waves، یعنی موج‌هایی که به چرخش کوانتومی الکترون‌ها مربوطه) جفت کرد و یه موج هیبرید ساخت که فرکانسش تو محدوده گیگاهرتز باشه. همین یعنی مناسب تکنولوژی‌های نسل بعدی ارتباطات مثل 6G!
بذار راحت‌تر بگم: این موج‌های هیبریدی هم ویژگی صوتی دارن هم مغناطیسی. یعنی دیگه نمی‌شه گفت فقط موج صوتیه یا فقط موج اسپینی! یه چیزی بین این دو تاست که بهش می‌گن “مایگان پولارون” (Magnon Polaron). مایگان یعنی موج اسپینی، پولارون هم یعنی ترکیبی با صدا. این موج‌های چیمریایی (Chimeric – ترکیبی و هیبریدی) توی یه رزوناتور سطحی نانوساختار ساخته شدن.
ترکیب اسپین و صدا اصلاً اتفاقی نیست؛ وقتی موج صوتی تو ماده حرکت می‌کنه، اتم‌ها رو می‌لرزونه و چون الکترون‌های این اتم‌ها خاصیت اسپین دارن (همون چرخش کوانتومی که تو فیزیک زیاد روش بحثه)، این لرزش‌ها می‌تونن موج اسپینی هم درست کنن. اینجوری صدا و اسپین با هم سینک می‌شن و موج هیبریدی به وجود میاد.
کِوین کونستل (Kevin Künstle)، نفر اول مقاله، می‌گه: “دیدیم وقتی کوپلینگ کوانتومی (Quantum Coupling یعنی پیوند خیلی شدید بین دو حالت کوانتومی) اتفاق می‌افته، یه موج منحصر به فرد ساخته میشه که عملاً دیگه نمی‌شه صدا و اسپین رو از هم جدا کرد. هر دو تا با هم حضور دارن و حالت‌های این موج هیبریدی هم مرتب بین صدا و اسپین نوسان می‌کنه!”
این نوسانات هیبریدی توی یه سرعت خاص یا همون Rabi Frequency انجام میشه (Rabi Frequency یعنی سرعتی که دو حالت کوانتومی می‌تونن بین هم جا به جا بشن). نکته باحال‌تر اینه که تو آزمایش این سرعت از تمام عوامل اتلاف انرژی بیشتر بوده! این یعنی واقعاً پیوند بین موج اسپین و صوت قوی و جدیه.
برای اینکه مطمئن بشن، با تیم پروفسور آکشدیپ کامرا (Akashdeep Kamra) هم یه مدل تئوری درست کردن که دقیقاً رفتار و قدرت این جفت شدن رو نشون داد و نتایج آزمایش رو تایید کرد.
خب، این چه فایده‌ای داره؟ پروفسور وایله (Mathias Weiler) می‌گه ترکیب موج هیبریدی، دوتا فناوری خیلی مهم مایکروویوی رو به هم وصل می‌کنه: فیلتر صوتی و عایق فرّیمغناطیسی (Ferrimagnetic Insulator یعنی موادی که هم مغناطیسی هستن و هم عایق برقی). جذاب‌تر اینکه آینده فیلترهای فرکانسی (Frequency Filters) می‌تونه اینطوری باشه که خودشون تو لحظه استفاده، فیلتر رو طبق نیاز تنظیم کنن! این عالیه برای 6G و شبکه‌های ارتباطی خیلی پیشرفته که نیاز دارن سیگنال‌ها رو لحظه‌ای و هوشمند کنترل کنن.
این پروژه با حمایت شورای اروپایی تحقیقات و بنیاد تحقیقات آلمان پیش رفته و نتایجش هم تو مجله معتبر Nature Communications چاپ شده. خلاصه که اگه دنبال آینده فیلترینگ و ارتباطات هوشمند می‌گردین، مراقب همین ترکیب صدا و اسپین باشین چون قراره خیلی چیزها رو عوض کنن!
منبع: +
