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Akustische Wellen, insbesondere Oberflächenwellen (SAWs), werden milliardenfach zur Frequenzfilterung für GHz-Mobilkommunikation in Geräten wie Smartphones eingesetzt. Das RPTU-Forschungsteam widmet sich der Kombination aus etablierter SAW-Technologie und Spin-Phänomenen, um die physikalische Grundlage für miniaturisierte akustische Mikrowellenkomponenten der nächsten Generation zu schaffen. Das Forschungsteam untersuchte eingehend die kollektive akustische Anregung von Spins im ferrimagnetischen Isolator Yttrium-Eisen-Granat (YIG). YIG hat sich aufgrund seiner extrem langen Spinwellenlebensdauer zu einem idealen Forschungsobjekt entwickelt. Die Studie zeigt, dass in nanostrukturierten SAW-Resonatoren hybride Anregungen – Magnon-Polaron-Anregungen – erzeugt werden können.

„Die quantenmechanische Kopplung von Spin und Schall führt zur Bildung eines neuartigen chimären Quasiteilchens, in dem Spin und Schall im angeregten Zustand koexistieren“, erklärte Kevin Künstle, Erstautor der Studie. Die Forscher demonstrierten zudem, dass diese chimäre Welle periodisch zwischen ihrem akustischen und ihrem Spinzustand oszilliert, wobei die Rabi-Frequenz deutlich höher ist als die Dämpfungsrate des Systems, was auf einen stark gekoppelten Zustand hindeutet. Das von der RPTU-Arbeitsgruppe entwickelte theoretische Modell kann die beobachtete Kopplungsstärke quantitativ vorhersagen. Diese Forschung liefert nicht nur ein quantitatives Verständnis des Kopplungsphänomens, sondern ermöglicht auch die Kontrolle der Spin-akustischen Kopplungsstärke. Professor Weller erklärte: „Die hybride spinakustische Anregung vereint die Vorteile akustischer Filter und subferromagnetischer Isolatoren und kann zukünftig zur Erweiterung der Funktionalität miniaturisierter Mikrowellenkomponenten genutzt werden. So lassen sich beispielsweise flexible, im Betrieb einstellbare Frequenzfilter realisieren, was neue Wege für die Implementierung von 6G-Kommunikationsnetzen eröffnet.“ Weitere Informationen: Kevin Künstle et al., „Magneton-Polioton Control in Surface Magnetoacoustic Resonators“, *Nature Communications* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Nature Communications*