p (Phys.org) - Uma equipe de pesquisadores da UCLA criou os osciladores de micro-ondas em nanoescala de alto desempenho mais poderosos do mundo, um desenvolvimento que pode resultar em produtos mais baratos, dispositivos de comunicação móvel mais eficientes em termos de energia que fornecem qualidade de sinal muito melhor. p Os telefones celulares de hoje, Tablets habilitados para WiFi e outros aparelhos eletrônicos usam osciladores de micro-ondas, dispositivos minúsculos que geram os sinais elétricos usados ​​nas comunicações. Em um telefone celular, por exemplo, os circuitos do transmissor e receptor contêm osciladores que produzem sinais de radiofrequência, que são então convertidos pela antena do telefone em ondas eletromagnéticas de entrada e saída.

p Os osciladores atuais são baseados em silício e usam a carga de um elétron para criar microondas. Os osciladores desenvolvidos pela UCLA, Contudo, utilizar o spin de um elétron, como no caso do magnetismo, e trazem várias vantagens de ordens de magnitude sobre os osciladores comumente usados ​​hoje.

p Os osciladores baseados em spin de elétrons da UCLA cresceram a partir de pesquisas na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas Henry Samueli da UCLA, patrocinada pela Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Esta pesquisa se concentrou em STT-RAM, ou memória de acesso aleatório magnetorresistiva de torque de transferência de spin, que tem grande potencial sobre outros tipos de memória em termos de velocidade e eficiência de energia.

p "Percebemos que as estruturas em nanoescala em camadas que tornam o STT-RAM um ótimo candidato para memória também poderiam ser desenvolvidas para osciladores de microondas para comunicações, "disse o investigador principal e coautor de pesquisa Kang L. Wang, Professor Raytheon de Engenharia Elétrica da UCLA Engineering e diretor do Western Institute of Nanoelectronics (WIN).

p As estruturas, chamados de nano-osciladores de transferência de spin, ou STNOs, são compostos por duas camadas magnéticas distintas. Uma camada tem uma direção polar magnética fixa, enquanto a direção magnética da outra camada pode ser manipulada para girar, passando uma corrente elétrica por ela. Isso permite que a estrutura produza microondas oscilantes muito precisas.

p "Anteriormente, não houve demonstração de um oscilador de transferência de spin com potência de saída suficientemente alta e, simultaneamente, boa qualidade de sinal, que são as duas principais métricas de um oscilador - evitando, portanto, aplicações práticas, "disse o co-autor Pedram Khalili, gerente de projeto dos programas de pesquisa UCLA – DARPA em STT-RAM e lógica não volátil. "Nós percebemos esses dois requisitos em uma única estrutura."

p O SNTO foi testado para mostrar uma potência de saída recorde de cerca de 1 micro-watt, com uma largura de linha recorde de sinal estreito de 25 megahertz. A potência de saída se refere à força do sinal, e 1 micro-watt é o nível desejado para que os STNOs sejam práticos para as aplicações. Também, uma largura de linha de sinal estreita corresponde a um sinal de qualidade superior em uma determinada frequência. Isso significa menos ruído e interferência, para um sinal de voz e vídeo mais limpo. Isso também significa que mais usuários podem ser acomodados em uma determinada banda de frequência.

p Além disso, o novo sistema em nanoescala tem cerca de 10, 000 vezes menor do que os osciladores à base de silício usados ​​hoje. Os nanoosciladores podem ser facilmente incorporados aos circuitos integrados existentes (chips de computador), pois são compatíveis com os padrões atuais de design e fabricação nas indústrias de computadores e dispositivos eletrônicos. E os osciladores podem ser usados ​​em comunicações analógicas (voz) e digitais (dados), o que significa que os smartphones podem aproveitá-los ao máximo.

p "Na última década, temos trabalhado para concretizar um novo paradigma em nanoeletrônica e nanoarquitetura, "disse Wang, que também é membro do California NanoSystems Institute da UCLA. "Isso levou a um tremendo progresso na pesquisa de memória. E, ao longo dessas mesmas linhas, acreditamos que esses novos STNOs são excelentes candidatos para suceder os osciladores de hoje. "

p O papel, "Emissão de micro-ondas coerente de alta potência a partir de nanoosciladores de junção de túnel magnético com anisotropia perpendicular, "foi publicado online no jornal ACS Nano .

p Outros autores importantes incluem Hongwen Jiang, Professor de física e astronomia da UCLA, e o autor principal Zhongming Zeng, ex-bolsista de pós-doutorado no laboratório de Jiang e atualmente professor do Instituto de Nanotecnologia e Nanobiônica de Suzhou, Academia Chinesa de Ciências.