Os osciladores de spin-torque (STOs) são dispositivos em nanoescala que geram microondas usando mudanças na direção do campo magnético, mas aqueles produzidos por qualquer dispositivo individual são muito fracos para aplicações práticas. Físicos tentaram - e, Até a presente data, falhou consistentemente - produzir campos de micro-ondas confiáveis ​​por meio do acoplamento de grandes conjuntos. Michael Zaks da Universidade Humboldt de Berlim e Arkady Pikovsky da Universidade de Potsdam na Alemanha mostraram agora por que conectar esses dispositivos em série não pode ser bem-sucedido. e, ao mesmo tempo, sugeriu outros caminhos para explorar. Seu trabalho foi publicado recentemente em The European Physical Journal B .

A física por trás das oscilações do torque de rotação é a mesma que está por trás do disco rígido do computador no qual você provavelmente está lendo este texto. É um efeito da mecânica quântica conhecido como 'magnetorresistência gigante', em que a mudança do campo magnético externo em torno de uma pilha de camadas de metais ferromagnéticos e não magnéticos alternados dá origem a mudanças substanciais na resistência elétrica.

Se a força elétrica produzida for forte o suficiente e as camadas magnéticas estiverem livres para girar, oscilação magnética ocorre e microondas são geradas; este é o efeito STO. Contudo, apenas oscilações sincronizadas de grandes conjuntos de osciladores podem produzir microondas que são suficientemente poderosas para serem úteis. O trabalho de Zaks e Pikovsky ilustra por que é tão difícil sincronizá-los.

Para fazer isso, os físicos simularam o movimento de um conjunto de STOs acoplados em série usando as equações da dinâmica não linear. Sua análise revelou que os conjuntos eram sempre muito instáveis ​​para que as oscilações permanecessem coerentes. Em particular, eles descobriram que as flutuações aleatórias de corrente elétrica que afetam todos os osciladores simultaneamente - o chamado 'ruído comum' - não estabilizam as oscilações, como alguns previram. Em vez de, em alguns casos, flutuações suficientemente fortes foram capazes de suprimir as oscilações completamente.

Zaks e Pikovsky apelidaram esse fenômeno recém-descoberto de 'morte por oscilação induzida por ruído'. Armado com novos conhecimentos teóricos sobre este sistema, eles agora estão investigando outros métodos para acoplar essas máquinas em nanoescala para produzir microondas robustas em escala macro.