Overtoner kan give hurtigere datakommunikation

For første gang, det er lykkedes forskere at producere såkaldte spin wave overtoner. Teknologien baner vej for at øge datatransmissionshastigheden for trådløs kommunikation.

Spintronic-oscillatorer er nano-komponenter, hvor spin-bølger bruges til at generere mikrobølgesignaler i gigahertz-området. Spinbølgeovertoner kan sammenlignes med de overtoner (flageoleter), der bruges i musik.

"For eksempel, en erfaren violinist ved præcis, hvor han omhyggeligt skal placere fingeren på strengen for at dæmpe grundfrekvensen og i stedet lade strengen svinge ved en af ​​dens mange overtoner. Dette gør det muligt at spille toner, der er meget højere i frekvens end strengens grundlæggende tone, siger Johan Åkerman, professor ved universitetet i Göteborg.

Sammen med kolleger i Göteborg og Portugal, han har nu demonstreret, hvordan man spiller og styrker sådanne overtoner på nano -niveau. Forskerne har produceret spintronic -oscillatorer, der styrker spin -bølgesignaler i flere trin.

Overraskende resultater

Til forskernes overraskelse, deres nye oscillatorer viste sig at være et helt uventet og nyt fænomen.

Da forskerne øgede drivstrømmen, signalet viste et skarpt spring i frekvens:først, fra grundfrekvensen på 9 GHz til 14 GHz og derefter et andet spring til 20 GHz.

"Resultaterne er i overensstemmelse med John Slonczewskis glemte teoretiske forudsigelser om spin -bølge -overtoner, ”siger Åkerman.

I en artikel fra 1999 fysiker Slonczewski beskrev grundlaget for spinbølger genereret i elektroniske spin -oscillatorer. Han nævnte, at hans model også understøtter frembringelsen af ​​meget højere frekvenser ved hjælp af overtoner.

"Mens John Slonczewskis artikel inspirerede et hurtigt voksende forskningsfelt inden for spintroniske oscillatorer, der har overhovedet ikke været yderligere diskussioner om overtoner, de er heller ikke blevet testet eksperimentelt før nu. Vores eksperiment viser, at det er muligt at oprette flere forskellige overtoner i spintroniske oscillatorer, hvilket tillader ekstremt store og hurtige frekvensspring for at øge datatransmissionshastigheden for trådløs kommunikation. "

Opdagelsen gør det også muligt for forskere at generere meget høje mikrobølgefrekvenser med korte bølgelængder til brug i spintronics og magnonics.

"Mens bølgelængden af ​​grundtonen er omkring 500 nanometer, bølgelængden på den demonstrerede tredje overtone er så kort som 74 nanometer. Fremtidige undersøgelser af mindre oscillatorer bør kunne generere spinbølger ned til 15 nanometer med frekvenser op til 300 GHz. Derfor er potentialet for ekstremt højfrekvente spintronics og magnonics enormt, ”siger Åkerman.

Højere frekvens fører til hurtigere datakommunikation i trådløs transmission, men det kan også give bedre bilradar til selvkørende biler

Artiklen blev for nylig offentliggjort i Naturkommunikation .