Pela primeira vez, pesquisadores conseguiram produzir o que é conhecido como sobretons de ondas de spin. A tecnologia abre caminho para aumentar a taxa de transmissão de dados da comunicação sem fio.

Os osciladores spintrônicos são nanocomponentes nos quais as ondas de spin são usadas para gerar sinais de microondas na faixa de gigahertz. Os sobretons da onda de spin podem ser comparados aos sobretons (flageoletes) que são usados ​​na música.

"Por exemplo, um violinista experiente sabe exatamente onde colocar cuidadosamente o dedo na corda para amortecer a frequência fundamental e, em vez disso, permitir que a corda oscile em um de seus muitos tons. Isso torna possível tocar tons que são muito mais altos em frequência do que o tom fundamental da corda, "diz Johan Åkerman, professor da Universidade de Gotemburgo.

Junto com colegas em Gotemburgo e Portugal, ele agora demonstrou como jogar e fortalecer tais conotações no nível nano. Os pesquisadores produziram osciladores spintrônicos que fortalecem os sinais das ondas de spin em várias etapas.

Resultados surpreendentes

Para surpresa dos pesquisadores, seus novos osciladores provaram ser um fenômeno completamente inesperado e novo.

Quando os pesquisadores aumentaram a corrente de acionamento, o sinal mostrou um salto abrupto na frequência:primeiro, da frequência fundamental de 9 GHz para 14 GHz e, em seguida, um segundo salto para 20 GHz.

"Os resultados são consistentes com as previsões teóricas esquecidas de John Slonczewski sobre sobretons de ondas de spin, "diz Åkerman.

Em um artigo de 1999, o físico Slonczewski descreveu a base das ondas de spin geradas em osciladores eletrônicos de spin. Ele mencionou que seu modelo também suporta a geração de frequências muito mais altas usando sobretons.

"Embora o artigo de John Slonczewski tenha inspirado um campo de pesquisa em rápido crescimento dentro dos osciladores spintrônicos, não houve mais discussões sobre tons, nem foram testados experimentalmente até agora. Nosso experimento mostra que é possível criar vários sobretons diferentes em osciladores spintrônicos, que permite saltos de frequência extremamente grandes e rápidos para aumentar a taxa de transmissão de dados da comunicação sem fio. "

A descoberta também possibilita aos pesquisadores gerar frequências de micro-ondas muito altas com comprimentos de onda curtos para uso em spintrônica e magnônica.

"Embora o comprimento de onda do tom fundamental seja de cerca de 500 nanômetros, o comprimento de onda do terceiro sobretom demonstrado é tão curto quanto 74 nanômetros. Estudos futuros em osciladores menores devem ser capazes de gerar ondas de spin de até 15 nanômetros com frequências de até 300 GHz. É por isso que o potencial para spintrônica e magnônica de frequência extremamente alta é enorme, "diz Åkerman.

Frequências mais altas levam a comunicação de dados mais rápida na transmissão sem fio, mas também pode fornecer um radar automotivo melhor para carros autônomos

O artigo foi publicado recentemente em Nature Communications .