Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a produrre i cosiddetti armonici delle onde di spin. La tecnologia apre la strada all'aumento della velocità di trasmissione dei dati della comunicazione wireless.

Gli oscillatori spintronici sono nanocomponenti in cui le onde di spin vengono utilizzate per generare segnali a microonde nell'intervallo dei gigahertz. I toni delle onde di spin possono essere paragonati agli armonici (flageolet) usati nella musica.

"Per esempio, un violinista esperto sa esattamente dove posizionare con cura il dito sulla corda per smorzare la frequenza fondamentale e permettere invece alla corda di oscillare in uno dei suoi tanti armonici. Ciò rende possibile suonare toni che hanno una frequenza molto più alta del tono fondamentale della corda, "dice Johan Akerman, professore all'Università di Göteborg.

Insieme ai colleghi a Göteborg e in Portogallo, ora ha dimostrato come suonare e rafforzare tali sfumature a livello nano. I ricercatori hanno prodotto oscillatori spintronici che rafforzano i segnali delle onde di spin in più fasi.

Risultati sorprendenti

Con grande sorpresa dei ricercatori, i loro nuovi oscillatori si sono rivelati un fenomeno completamente inaspettato e nuovo.

Quando i ricercatori hanno aumentato la corrente di azionamento, il segnale ha mostrato un netto salto di frequenza:in primo luogo, dalla frequenza fondamentale di 9 GHz a 14 GHz e poi un secondo salto a 20 GHz.

"I risultati sono coerenti con le previsioni teoriche dimenticate di John Slonczewski sui toni delle onde di spin, " dice kerman.

In un articolo del 1999, il fisico Slonczewski ha descritto la base delle onde di spin generate negli oscillatori elettronici di spin. Ha detto che il suo modello supporta anche la generazione di frequenze molto più alte usando i toni.

"Mentre l'articolo di John Slonczewski ha ispirato un campo di ricerca in rapida crescita all'interno degli oscillatori spintronici, non ci sono state più discussioni sui toni, né sono stati testati sperimentalmente fino ad ora. Il nostro esperimento mostra che è possibile creare diversi armonici negli oscillatori spintronici, che consente salti di frequenza estremamente ampi e veloci per aumentare la velocità di trasmissione dei dati della comunicazione wireless."

La scoperta consente inoltre ai ricercatori di generare frequenze a microonde molto elevate con lunghezze d'onda corte da utilizzare nella spintronica e nella magnonica.

"Mentre la lunghezza d'onda del tono fondamentale è di circa 500 nanometri, la lunghezza d'onda del terzo armonico dimostrato è di appena 74 nanometri. Studi futuri su oscillatori più piccoli dovrebbero essere in grado di generare onde di spin fino a 15 nanometri con frequenze fino a 300 GHz. Ecco perché il potenziale per la spintronica e la magnonica ad altissima frequenza è enorme, " dice kerman.

Una frequenza più alta porta a una comunicazione dati più veloce nella trasmissione wireless, ma può anche fornire un radar automobilistico migliore per le auto a guida autonoma

L'articolo è stato recentemente pubblicato su Comunicazioni sulla natura .