I ricercatori del Dipartimento di Fisica dell'Università di Göteborg hanno finalmente scoperto il segreto per sincronizzare un numero illimitato di oscillatori spintronici. Tali dispositivi sono molto promettenti per applicazioni future che richiedono funzionalità a banda larga.

Sfortunatamente, tali oscillatori a microonde su scala nanometrica soffrono di una potenza insopportabilmente bassa e un rumore di fase elevato. È generalmente accettato che uno dei modi più interessanti per risolvere questo problema sia sincronizzare un gran numero di questi oscillatori nanoscopici al fine di limitare l'influenza dannosa dell'energia termica.

La sincronizzazione di due di questi oscillatori è stata pubblicata per la prima volta nel 2005. Tuttavia, entro il 2013 il numero di oscillatori sincronizzati era aumentato solo a quattro oscillatori a bassa frequenza e tre oscillatori a microonde. Per di più, l'accoppiamento era difficile da controllare in modo riproducibile.

Il dottorando Afshin Houshang e il suo supervisore Dr. Randy Dumas nel team del professor Johan Åkerman sono ora riusciti a dimostrare che è possibile creare e utilizzare fasci focalizzati di onde di spin per (i) sincronizzare gli oscillatori su distanze molto più grandi di quelle mostrate in precedenza e (ii ) sincronizzano in modo robusto un numero record di oscillatori.

Nel loro articolo, pubblicato in Nanotecnologia della natura , sincronizzano cinque oscillatori e dimostrano il conseguente miglioramento della qualità dell'oscillatore.

"Poiché ora sappiamo come controllare la propagazione dell'onda di spin, non c'è davvero limite al numero di oscillatori che ora possiamo sincronizzare, "ha detto Randy Dumas, che vede un grande potenziale in diverse aree di ricerca.

Poiché la direzione del raggio dell'onda di spin può anche essere adattata tramite corrente elettrica attraverso l'oscillatore e tramite un campo magnetico esterno, i risultati avranno anche un impatto importante nel fiorente campo dell'elettronica basata sulle onde di spin, chiamata magnonica. Modificando la direzione del raggio, si può scegliere quali oscillatori sincronizzare e quindi controllare il flusso di informazioni nei circuiti magnonici in un modo che prima non era possibile.

I risultati aprono anche nuove opportunità per studi fondamentali di reti di oscillatori fortemente non lineari in cui una serie di forse un centinaio di tali oscillatori in diverse architetture geometriche può essere controllata esternamente e studiata in dettaglio.

"Speriamo di utilizzare questi e componenti simili per calcoli neuromorfici estremamente veloci basati su reti di oscillatori, " spiega Randy.