研究人員第一次成功地產(chǎn)生了所謂的自旋波泛音。該技術(shù)為提高無線通信的數(shù)據(jù)傳輸速率鋪平了道路。

自旋電子振蕩器是一種納米元件，其中自旋波用于產(chǎn)生千兆赫茲范圍內(nèi)的微波信號(hào)。可以將自旋波泛音與音樂中使用的泛音(flageolets)進(jìn)行比較。

“例如，一位經(jīng)驗(yàn)豐富的小提琴手確切地知道在哪里小心地將手指放在琴弦上以抑制基本頻率，而是讓琴弦以其眾多泛音中的一個(gè)振蕩。這樣就可以播放頻率更高的音調(diào)。比起弦樂的基調(diào)，“哥德堡大學(xué)教授約翰Åkerman說。

與哥德堡和葡萄牙的同事一起，他現(xiàn)在已經(jīng)展示了如何在納米級(jí)別發(fā)揮和加強(qiáng)這種泛音。研究人員已經(jīng)制造出自旋電子振蕩器，可以分幾步加強(qiáng)自旋波信號(hào)。

令人驚訝的結(jié)果

令研究人員驚訝的是，他們的新振蕩器被證明是一種完全出乎意料的新現(xiàn)象。

當(dāng)研究人員增加驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，信號(hào)顯示頻率急劇上升：首先，從9 GHz的基頻到14 GHz再到第二次跳到20 GHz。

“結(jié)果與John Slonczewski遺忘的自旋波泛音的理論預(yù)測(cè)一致，”Åkerman說。

在1999年的一篇文章中，物理學(xué)家Slonczewski闡述了如何描述自旋電子振蕩器中產(chǎn)生的自旋波的基礎(chǔ)。他隨后提到他的模型還支持使用泛音產(chǎn)生更高頻率。

“雖然John Slonczewski的文章啟發(fā)了自旋電子振蕩器中快速發(fā)展的研究領(lǐng)域，但根本沒有進(jìn)一步討論泛音，也沒有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試。我們的實(shí)驗(yàn)表明，有可能在自旋電子振蕩器中產(chǎn)生幾種不同的泛音。這允許極大且快速的頻率跳躍，以提高無線通信的數(shù)據(jù)傳輸速率。“

這一發(fā)現(xiàn)還使研究人員能夠生成具有短波長(zhǎng)的非常高的微波頻率，以用于自旋電子學(xué)和放大學(xué)。

“雖然基調(diào)的波長(zhǎng)約為500納米，但所展示的第三泛音的波長(zhǎng)短至74納米。未來對(duì)較小振蕩器的研究應(yīng)該能夠產(chǎn)生低至15納米的自旋波，頻率高達(dá)300 GHz。這就是為什么極高頻自旋電子學(xué)和放大鏡的潛力巨大，“Åkerman說。

更高的頻率可以在無線傳輸中實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)通信，但它也可以為自動(dòng)駕駛汽車提供更好的汽車?yán)走_(dá)。

JohanÅkerman來自哥德堡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)與葡萄牙國(guó)際伊比利亞納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(INL)的研究人員合作。