¿Cuándo será 6G una realidad? La carrera para realizar sistemas de comunicación inalámbrica de sexta generación (6G) requiere el desarrollo de materiales magnéticos adecuados. Científicos de la Universidad Metropolitana de Osaka y sus colegas han detectado una resonancia colectiva sin precedentes a altas frecuencias en una superestructura magnética llamada celosía de solitón de espín quiral (CSL), lo que revela que los heliimanes quirales que alojan CSL son un material prometedor para la tecnología 6G. El estudio fue publicado en Physical Review Letters .

Las futuras tecnologías de comunicación requieren ampliar la banda de frecuencias de los actuales pocos gigahercios (GHz) a más de 100 GHz. Estas altas frecuencias aún no son posibles, dado que los materiales magnéticos existentes utilizados en los equipos de comunicación solo pueden resonar y absorber microondas hasta aproximadamente 70 GHz con un campo magnético de fuerza práctica. Al abordar esta brecha en el conocimiento y la tecnología, el equipo de investigación dirigido por el profesor Yoshihiko Togawa de la Universidad Metropolitana de Osaka profundizó en la superestructura de giro helicoidal CSL.

"CSL tiene una estructura sintonizable en periodicidad, lo que significa que puede modularse continuamente cambiando la fuerza del campo magnético externo", explicó el profesor Togawa. "El modo de fonón CSL, o modo de resonancia colectiva, cuando las torceduras de CSL oscilan colectivamente alrededor de su posición de equilibrio, permite rangos de frecuencia más amplios que los de los materiales ferromagnéticos convencionales". Este modo de fonón CSL se ha entendido teóricamente, pero nunca se ha observado en experimentos.

Buscando el modo fonónico de CSL, el equipo experimentó con CrNb₃ S₆ , un cristal magnético quiral típico que alberga CSL. Primero generaron CSL en CrNb₃ S₆ y luego observó su comportamiento de resonancia bajo fuerzas cambiantes del campo magnético externo. Se utilizó un circuito de microondas especialmente diseñado para detectar las señales de resonancia magnética.

Los investigadores observaron la resonancia en tres modos, a saber, el "modo Kittel", el "modo asimétrico" y el "modo de resonancia múltiple". En el modo Kittel, similar a lo que se observa en los materiales ferromagnéticos convencionales, la frecuencia de resonancia aumenta solo si aumenta la intensidad del campo magnético, lo que significa que crear las altas frecuencias necesarias para 6G requeriría un campo magnético poco práctico. El fonón CSL tampoco se encontró en el modo asimétrico.

En el modo de resonancia múltiple, se detectó el fonón CSL; a diferencia de lo que se observa con los materiales magnéticos actualmente en uso, la frecuencia aumenta espontáneamente cuando disminuye la intensidad del campo magnético. Este es un fenómeno sin precedentes que posiblemente permitirá un impulso a más de 100 GHz con un campo magnético relativamente débil; este impulso es un mecanismo muy necesario para lograr la operatividad 6G.

"Logramos observar este movimiento de resonancia por primera vez", señaló el primer autor, el Dr. Yusuke Shimamoto. "Debido a su excelente capacidad de control estructural, la frecuencia de resonancia se puede controlar en una banda ancha hasta la banda de subterahercios. Esta característica de frecuencia variable y de banda ancha supera 5G y se espera que se utilice en la investigación y el desarrollo de tecnologías de comunicación de próxima generación. ." + Explora más

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