L'illustration suivante montre comment le signal hyperfréquence passe d'environ 10 GHz à 14 GHz, puis à 20 GHz lorsque le courant augmente. Crédit :Johan Åkerman/Université de Göteborg
Pour la première fois, les chercheurs ont réussi à produire ce que l'on appelle des harmoniques d'ondes de spin. La technologie ouvre la voie à l'augmentation du taux de transmission des données de la communication sans fil.
Les oscillateurs spintroniques sont des nano-composants dans lesquels des ondes de spin sont utilisées pour générer des signaux micro-ondes dans la gamme des gigahertz. Les harmoniques spin wave peuvent être comparées aux harmoniques (flageolets) qui sont utilisées dans la musique.
"Par exemple, un violoniste expérimenté sait exactement où placer soigneusement le doigt sur la corde pour amortir la fréquence fondamentale et permettre à la corde d'osciller à l'une de ses nombreuses harmoniques. Cela permet de jouer des tonalités beaucoup plus hautes en fréquence que la tonalité fondamentale de la corde, " dit Johan Åkerman, professeur à l'Université de Göteborg.
Avec des collègues de Göteborg et du Portugal, il a maintenant démontré comment jouer et renforcer ces harmoniques au niveau nano. Les chercheurs ont produit des oscillateurs spintroniques qui renforcent les signaux d'ondes de spin en plusieurs étapes.
Des résultats surprenants
A la surprise des chercheurs, leurs nouveaux oscillateurs se sont avérés être un phénomène complètement inattendu et nouveau.
Lorsque les chercheurs ont augmenté le courant d'entraînement, le signal a montré un saut brusque de fréquence :d'abord, de la fréquence fondamentale de 9 GHz à 14 GHz puis un deuxième saut à 20 GHz.
Portrait de Johan Åkerman. Crédit :Johan Wingborg.
"Les résultats sont cohérents avec les prédictions théoriques oubliées de John Slonczewski sur les harmoniques des ondes de spin, " dit kerman.
Dans un article de 1999, le physicien Slonczewski a décrit la base des ondes de spin générées dans les oscillateurs électroniques de spin. Il a mentionné que son modèle prend également en charge la génération de fréquences beaucoup plus élevées en utilisant des harmoniques.
"Alors que l'article de John Slonczewski a inspiré un domaine de recherche en croissance rapide au sein des oscillateurs spintroniques, il n'y a eu aucune autre discussion sur les harmoniques, ils n'ont pas non plus été testés expérimentalement jusqu'à présent. Notre expérience montre qu'il est possible de créer plusieurs harmoniques différentes dans les oscillateurs spintroniques, qui permet des sauts de fréquence extrêmement importants et rapides pour augmenter le taux de transmission des données de la communication sans fil.
La découverte permet également aux chercheurs de générer des fréquences micro-ondes très élevées avec des longueurs d'onde courtes pour une utilisation en spintronique et magnétique.
"Alors que la longueur d'onde du ton fondamental est d'environ 500 nanomètres, la longueur d'onde de la troisième harmonique démontrée est aussi courte que 74 nanomètres. De futures études sur des oscillateurs plus petits devraient être capables de générer des ondes de spin jusqu'à 15 nanomètres avec des fréquences allant jusqu'à 300 GHz. C'est pourquoi le potentiel de la spintronique et de la magnétique à très haute fréquence est énorme, " dit kerman.
Une fréquence plus élevée conduit à une communication de données plus rapide dans la transmission sans fil, mais il peut également fournir un meilleur radar automobile pour les voitures autonomes
L'article a été récemment publié dans Communication Nature .
