Впервые исследователям удалось создать так называемые обертоны спиновых волн. Технология прокладывает путь для увеличения скорости передачи данных беспроводной связи.

Спинтронные осцилляторы — это нанокомпоненты, в которых спиновые волны используются для генерации микроволновых сигналов в гигагерцовом диапазоне. Обертоны спиновых волн можно сравнить с обертонами (флагелотами), которые используются в музыке.

«Например, опытный скрипач точно знает, где аккуратно положить палец на струну, чтобы ослабить основную частоту, и вместо этого позволить струне колебаться в одном из многочисленных обертонов. Это позволяет воспроизводить тоны, которые намного выше по частоте. чем основной тон струны », — говорит Йохан Акерман, профессор Гетеборгского университета.

Вместе с коллегами в Гетеборге и Португалии он теперь продемонстрировал, как играть и усиливать такие обертоны на наноуровне. Исследователи создали спинтронные генераторы, которые усиливают сигналы спиновых волн в несколько этапов.

Удивительные результаты

К удивлению исследователей, их новые генераторы оказались совершенно неожиданным и новым явлением.

Когда исследователи увеличили ток привода, сигнал показал резкий скачок частоты: сначала с основной частоты 9 ГГц до 14 ГГц, а затем второй скачок до 20 ГГц.

«Результаты соответствуют забытым теоретическим предсказаниям обертонов спиновой волны Джона Слончевски», — говорит Акерман.
В статье 1999 года физик Слончевский описал основу спиновых волн, генерируемых в спиновых электронных генераторах. Он упомянул, что его модель также поддерживает генерацию более высоких частот с использованием обертонов.

«Хотя статья Джона Слончевски вдохновила быстро развивающуюся область исследований в спинтронных осцилляторах, никаких дополнительных обсуждений обертонов вообще не было, и они до сих пор не проверялись экспериментально. Наш эксперимент показывает, что в спинтронных осцилляторах можно создать несколько разных обертонов. , что позволяет очень большие и быстрые скачки частоты, чтобы увеличить скорость передачи данных беспроводной связи «.

Это открытие также позволяет исследователям генерировать очень высокие микроволновые частоты с короткими длинами волн для использования в спинтронике и магнонике.

«Хотя длина волны основного тона составляет около 500 нанометров, длина волны демонстрируемого третьего обертона составляет всего лишь 74 нанометра. Дальнейшие исследования более мелких генераторов должны быть способны генерировать спиновые волны до 15 нанометров с частотами до 300 ГГц». Вот почему потенциал чрезвычайно высокочастотной спинтроники и магноники огромен », — говорит Акерман.

Более высокая частота приводит к более быстрой передаче данных при беспроводной передаче, но она также может обеспечить лучший автомобильный радар для автомобилей с автоматическим управлением

Статья была недавно опубликована в Nature Communications .