Les oscillateurs à couple de rotation (STO) sont des dispositifs à l'échelle nanométrique qui génèrent des micro-ondes en utilisant des changements de direction du champ magnétique, mais ceux produits par n'importe quel appareil individuel sont trop faibles pour des applications pratiques. Les physiciens ont tenté - et, à ce jour, systématiquement échoué à produire des champs micro-ondes fiables en couplant de grands ensembles. Michael Zaks de l'Université Humboldt de Berlin et Arkady Pikovsky de l'Université de Potsdam en Allemagne ont maintenant montré pourquoi la connexion de ces appareils en série ne peut pas réussir, et, à la fois, suggéré d'autres pistes à explorer. Leurs travaux ont été récemment publiés dans Le Journal Physique Européen B .
La physique derrière les oscillations de couple de rotation est la même que celle derrière le disque dur de l'ordinateur sur lequel vous êtes très probablement en train de lire ce texte. C'est un effet de mécanique quantique connu sous le nom de « magnétorésistance géante », dans lequel la modification du champ magnétique externe autour d'un empilement de couches de métaux ferromagnétiques et non magnétiques alternés entraîne des modifications substantielles de la résistance électrique.
Si la force électrique produite est suffisamment forte et que les couches magnétiques sont libres de tourner, une oscillation magnétique se produit et des micro-ondes sont générées ; c'est l'effet STO. Cependant, seules les oscillations synchronisées de grands ensembles d'oscillateurs peuvent produire des micro-ondes suffisamment puissantes pour être utiles. Le travail de Zaks et Pikovsky illustre pourquoi il s'est avéré si difficile de les synchroniser.
Faire cela, les physiciens ont simulé le mouvement d'un ensemble de STO couplées en série en utilisant les équations de la dynamique non linéaire. Leur analyse a révélé que les ensembles étaient toujours trop instables pour que les oscillations restent cohérentes. En particulier, ils ont découvert que les fluctuations aléatoires du courant électrique qui affectent tous les oscillateurs simultanément - ce qu'on appelle le « bruit commun » - ne stabilisent pas les oscillations, comme certains l'avaient prédit. Au lieu, dans certains cas, des fluctuations suffisamment fortes ont pu supprimer complètement les oscillations.
Zaks et Pikovsky ont surnommé ce phénomène nouvellement découvert « la mort par oscillation induite par le bruit ». Armé de nouvelles connaissances théoriques sur ce système, ils étudient maintenant d'autres méthodes pour coupler ces machines à l'échelle nanométrique afin de produire des micro-ondes robustes à l'échelle macro.
