Forskere skaber fokuserede spin-bølgestråler

Forskere ved Göteborgs Universitets fysikafdeling har endelig fundet hemmeligheden til at synkronisere et ubegrænset antal spintroniske oscillatorer. Sådanne enheder er meget lovende for fremtidige applikationer, der kræver bredbåndsfunktionalitet.

Desværre, sådanne mikrobølgeoscillatorer i nanoskala lider af en ulidelig lav effekt og høj fasestøj. Det er almindeligt accepteret, at en af ​​de mest attraktive måder at løse dette problem på er at synkronisere et stort antal af disse nanoskopiske oscillatorer for at begrænse den skadelige påvirkning af termisk energi.

Synkroniseringen af ​​to sådanne oscillatorer blev først offentliggjort i 2005. i 2013 var antallet af synkroniserede oscillatorer kun steget til fire lavfrekvente oscillatorer og tre mikrobølge-frekvensoscillatorer. Desuden, koblingen var svær at kontrollere på en reproducerbar måde.

Ph.d.-studerende Afshin Houshang og hans vejleder Dr. Randy Dumas i professor Johan Åkermans team er nu lykkedes med at demonstrere, at det er muligt at skabe og udnytte fokuserede stråler af spin-bølger til (i) at synkronisere oscillatorer over meget større afstande end vist tidligere og (ii) ) synkroniserer robust et rekordantal oscillatorer.

I deres artikel, udgivet i Natur nanoteknologi , de synkroniserer fem oscillatorer og demonstrerer den resulterende forbedring i oscillatorens kvalitet.

"Fordi vi nu ved, hvordan man kontrollerer spin-bølgeudbredelsen, der er virkelig ingen grænse for hvor mange oscillatorer vi nu kan synkronisere, " sagde Randy Dumas, der ser stort potentiale på flere forskningsområder.

Da retningen af ​​spin-bølgestrålen også kan skræddersyes via elektrisk strøm gennem oscillatoren og via et eksternt magnetfelt, resultaterne vil også have en stor indflydelse på det spirende felt af spinbølgebaseret elektronik, kaldet magnonics. Ved at ændre retningen af ​​strålen, man kan vælge hvilke oscillatorer, der synkroniserer og derved styre informationsstrømmen i magnoniske kredsløb på en måde, som ikke var mulig før.

Resultaterne åbner også for nye muligheder for grundlæggende undersøgelser af netværk af stærkt ikke -lineære oscillatorer, hvor en række på måske hundrede sådanne oscillatorer i forskellige geometriske arkitekturer kan eksternt styres og studeres i detaljer.

"Vi håber at bruge disse og lignende komponenter til ekstremt hurtige neuromorfe beregninger baseret på oscillatornetværk, " forklarer Randy.