2023年3月13日，物理评论B（Physical Review B）以Letter的形式在线刊发了于涛教授“量子磁性与自旋物理”课题组题为“Acoustic frequency multiplication and pure second-harmonic generation of phonons by magnetic transducers”的研究论文。华中科技大学为论文第一单位。课题组蔡成渊为文章的第一作者，课题组周熙涵和复旦大学的余伟超研究员参与了本项研究，于涛教授为文章的通讯作者。
表面声波不仅是声学器件与电子器件中优秀的信息载体，在高质量的压电基片上还可以作为量子通信的优秀信息媒介[如 Science 346, 207 (2014)]。传统电学方法由于激发效率低，损耗大，较难得到GHz频率以上的声子[如 J. Phys. D: Appl. Phys. 55, 193002 (2022)]。通过磁弹性耦合效应则可以高效地激发出高频声子[如 Phys. Rev. 125, 1950 (1962)]，但相关大多数研究注重于声子的线性激发部分[如 Phys. Rev. Lett. 106, 117601 (2011)]，这限制了谐振声子的可调性并忽略了更高的声子频率。
在这项工作中，我们预测了由微波场驱动的磁传感器铁磁共振所激发的介电衬底中表面声波的倍频效应。我们发现通过一根磁纳米线可以实现纯二次谐波的激发，不掺杂任何线性谐波与三次谐波的部分。通过改变纳米线中饱和磁化的方向，我们能实现线性声波激发与二次声波激发的切换；或者通过将纳米线换为磁性纳米圆盘，我们能够直接在不同传播方向上得到不同倍频的表面声波。
图(a),磁性纳米线与介电衬底结构，当饱和磁化沿纳米线方向时，纳米线的铁磁共振激发出衬底中纯二倍频表面声波。图(b)-(e),磁纳米线-介电衬底结构中不同磁构型下衬底表面位移场分量的模拟结果以及对应的傅里叶变换。图(f)，磁圆盘-介电衬底结构中衬底表面位移场分量的模拟结果，沿磁化方向的线性表面波激发与垂直磁化方向的二次谐波激发。
值得注意的是该效应能够高效地激发出与线性谐波振幅相当的二倍频表面声波，并且被激发出的不同倍频的声波具有不同的非互易性。这种微波驱动的声学频率梳效应有望为小型声学器件和自旋电子学器件带来优异的可调性。