La siguiente ilustración muestra cómo la señal de microondas salta de aproximadamente 10 GHz a 14 GHz y luego a 20 GHz cuando aumenta la corriente. Crédito:Johan Åkerman / Universidad de Gotemburgo
Por primera vez, Los investigadores han logrado producir lo que se conoce como sobretonos de ondas de giro. La tecnología allana el camino para aumentar la velocidad de transmisión de datos de la comunicación inalámbrica.
Los osciladores espintrónicos son nanocomponentes en los que se utilizan ondas de espín para generar señales de microondas en el rango de gigahercios. Los armónicos de las ondas de giro se pueden comparar con los armónicos (flageletas) que se utilizan en la música.
"Por ejemplo, un violinista experimentado sabe exactamente dónde colocar con cuidado el dedo en la cuerda para amortiguar la frecuencia fundamental y, en cambio, permitir que la cuerda oscile en uno de sus muchos armónicos. Esto hace posible tocar tonos que son mucho más altos en frecuencia que el tono fundamental de la cuerda, "dice Johan Åkerman, profesor de la Universidad de Gotemburgo.
Junto con colegas de Gotemburgo y Portugal, ahora ha demostrado cómo tocar y fortalecer esos matices en el nivel nano. Los investigadores han producido osciladores espintrónicos que fortalecen las señales de ondas de giro en varios pasos.
Resultados sorprendentes
Para sorpresa de los investigadores, sus nuevos osciladores demostraron ser un fenómeno completamente nuevo e inesperado.
Cuando los investigadores aumentaron la corriente de impulso, la señal mostró un fuerte salto en frecuencia:primero, de la frecuencia fundamental de 9 GHz a 14 GHz y luego un segundo salto a 20 GHz.
Retrato de Johan Åkerman. Crédito:Johan Wingborg.
"Los resultados son consistentes con las predicciones teóricas olvidadas de John Slonczewski sobre los armónicos de las ondas de giro, "dice Åkerman.
En un artículo de 1999, El físico Slonczewski describió la base de las ondas de espín generadas en osciladores electrónicos de espín. Mencionó que su modelo también admite la generación de frecuencias mucho más altas utilizando sobretonos.
"Si bien el artículo de John Slonczewski inspiró un campo de investigación en rápido crecimiento dentro de los osciladores espintrónicos, no ha habido más discusiones sobre matices en absoluto, ni se han probado experimentalmente hasta ahora. Nuestro experimento muestra que es posible crear varios armónicos diferentes en osciladores espintrónicos, lo que permite saltos de frecuencia extremadamente grandes y rápidos para aumentar la velocidad de transmisión de datos de la comunicación inalámbrica ".
El descubrimiento también hace posible que los investigadores generen frecuencias de microondas muy altas con longitudes de onda cortas para su uso en espintrónica y magnónica.
"Si bien la longitud de onda del tono fundamental es de unos 500 nanómetros, la longitud de onda del tercer sobretono demostrado es tan corta como 74 nanómetros. Los estudios futuros sobre osciladores más pequeños deberían poder generar ondas de espín de hasta 15 nanómetros con frecuencias de hasta 300 GHz. Es por eso que el potencial de la espintrónica y magnónica de frecuencia extremadamente alta es enorme, "dice Åkerman.
Una frecuencia más alta conduce a una comunicación de datos más rápida en la transmisión inalámbrica, pero también puede proporcionar un mejor radar automotriz para autos sin conductor
El artículo fue publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .
