Signal för självkörande bilar

– Medan grundtonens våglängd är runt 500 nanometer så är våglängden hos den demonstrerade tredje övertonen så kort som 74 nanometer. Framtida studier på mindre oscillatorer skulle därmed kunna generera spinnvågor ner till 15 nanometer med frekvenser upp till 300 GHz. Potentialen för extremt högfrekvent spintronik och magnonik är därför enorm, säger Johan Åkerman, professor vid Göteborgs universitet, i ett pressmeddelande.

Spinntroniska oscillatorer är en sorts nanokomponenter där spinnvågor används för att skapa mikrovågssignaler i gigahertzområdet. Spinnvågsövertonerna kan liknas vid de övertoner, flageoletter, som används inom musik.

– Exempelvis vet en erfaren violinist exakt var på strängen man försiktigt placerar fingret för att dämpa grundfrekvensen och istället låter strängen svänga på en av sina många övertoner. Detta gör det möjligt att spela toner som är mycket högre i frekvens än strängens grundton.

Oväntat fenomen

Tillsammans med kollegor i Göteborg och Portugal har Johan Åkerman nu visat hur man spelar och förstärker sådana övertoner på nanonivå. Forskarna har tillverkat spinntroniska oscillatorer som förstärker spinnvågssignalerna i flera steg.

Till forskarnas förvåning uppvisade deras nya oscillatorer ett helt oväntat och nytt fenomen. När drivströmmen ökades uppvisade signalen stora hopp i frekvens. Först från grundfrekvensen 9 GHz till 14 GHz och därefter ett andra hopp till 20 GHz.

Upptäckten gör det också möjligt för forskarna att generera väldigt höga mikrovågsfrekvenser med kort våglängd för användning inom spinntronik och magnonik. Högre frekvens leder till snabbare datakommunikation vid trådlös överföring men kan också ge bättre bilradar för självkörande bilar.

Johan Åkermans forskningsgrupp från Göteborgs universitet har samarbetat med forskare vid International Iberian Nanotechnology Laboratory, INL, i Portugal.