Mediante el uso de materiales magnéticos mejorados, basado en el control de las propiedades de la interfaz de películas magnéticas ultradelgadas, investigadores del Instituto de Nanotecnología y Nanobiónica de Suzhou, Academia China de Ciencias (SINANO), la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), y la Universidad de Messina han realizado importantes mejoras experimentales para desarrollar un sistema más compacto, Generación más eficiente en energía de un dispositivo de comunicación móvil conocido como nano-oscilador de transferencia de espín (STNO). Los STNO utilizan el giro de los electrones para crear oscilaciones de microondas constantes necesarias para diversas aplicaciones en las comunicaciones móviles, a diferencia de los osciladores actuales basados ​​en silicio que utilizan su carga. El oscilador mejorado del equipo SINANO tiene un gran potencial para ser utilizado en futuros dispositivos electrónicos portátiles y módulos inalámbricos, sistemas en un chip, y para la generación de señales de reloj local energéticamente eficientes en sistemas digitales.

Los STNO se componen de dos capas magnéticas distintas. Una capa tiene una dirección polar magnética fija, mientras que la dirección magnética de la otra capa se puede manipular para que gire pasando una corriente eléctrica a través de ella. Esto permite que la estructura produzca microondas oscilantes muy precisas. La ventaja clave de STNO sobre las tecnologías existentes es que puede combinar una gran capacidad de sintonización y baja energía con un tamaño a nanoescala, así como amplios rangos de temperatura de trabajo.

Sin embargo, aunque los STNO son potencialmente superiores en muchos aspectos a las tecnologías de oscilador de microondas existentes, sus señales de microondas se basan principalmente en grandes corrientes de excitación y en la aplicación de campos magnéticos externos, lo que dificulta la implementación de STNO para aplicaciones prácticas en términos de disipación de potencia y tamaño.

Mediante el uso de capas magnéticas con anisotropía magnética perpendicular, similares a las que se usan en la memoria de torque de transferencia de espín, el equipo de SINANO demostró grandes señales de microondas a densidades de corriente ultrabajas ( <5,4 × 105A / cm ² ) y en ausencia de campos magnéticos de polarización. Esto elimina la necesidad de mover una gran cantidad de electrones a través de cables, y también elimina la necesidad de imanes permanentes o bobinas conductoras para proporcionar el campo magnético de polarización, ahorrando así de forma significativa tanto energía como espacio. Los resultados son osciladores de microondas que generan mucho menos calor debido a su menor corriente, haciéndolos más eficientes energéticamente.

"Previamente, no ha habido demostración de un oscilador de transferencia de espín con una potencia de salida suficientemente alta, baja densidad de corriente de impulsión, y simultáneamente sin la necesidad de un campo magnético externo, evitando así aplicaciones prácticas, "dijo el investigador principal ZENG Zhongming, Profesor SINANO en la Planta de Nanofabricación SINANO. "Hemos cumplido todos estos requisitos en un solo dispositivo".

"La capacidad de excitar señales de microondas a una densidad de corriente ultrabaja y en un campo magnético cero es emocionante en el nano-magnetismo. Este trabajo presenta una nueva ruta para el desarrollo de la próxima generación de osciladores en chip". dijo el coautor G. Finocchio, quien es profesor asistente en la Universidad de Messina, Italia.

"Los dispositivos espintrónicos de potencia ultrabaja tienen el potencial de transformar la industria electrónica, con el ejemplo más inmediato en el área de la memoria magnética no volátil (MRAM). Este trabajo muestra que materiales y dispositivos similares también pueden acercar los osciladores espintrónicos a nanoescala un paso más cerca de la realidad. "dijo Pedram Khalili, investigadora asociada y directora de programas de UCLA y coautora del artículo. "Estos dispositivos se pueden integrar con los procesos de fabricación de lógica CMOS estándar, permitiendo una amplia gama de productos, desde memoria autónoma y componentes de microondas hasta sistemas en un chip ".