Onderzoekers van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Göteborg hebben eindelijk het geheim gevonden om een ​​onbeperkt aantal spintronische oscillatoren te synchroniseren. Dergelijke apparaten zijn veelbelovend voor toekomstige toepassingen die breedbandfunctionaliteit vereisen.

Helaas, dergelijke microgolfoscillatoren op nanoschaal hebben last van een ondraaglijk laag vermogen en hoge faseruis. Het is algemeen aanvaard dat een van de meest aantrekkelijke manieren om dit probleem op te lossen is om een ​​groot aantal van deze nanoscopische oscillatoren te synchroniseren om de nadelige invloed van thermische energie te beperken.

De synchronisatie van twee van dergelijke oscillatoren werd voor het eerst gepubliceerd in 2005. in 2013 was het aantal gesynchroniseerde oscillatoren slechts toegenomen tot vier laagfrequente oscillatoren en drie microgolfoscillatoren. Verder, de koppeling was moeilijk reproduceerbaar te sturen.

Promovendus Afshin Houshang en zijn promotor Dr. Randy Dumas in het team van professor Johan Åkerman zijn er nu in geslaagd aan te tonen dat het mogelijk is om gefocusseerde bundels van spingolven te creëren en te gebruiken om (i) oscillatoren te synchroniseren over veel grotere afstanden dan eerder werd getoond en (ii) ) robuust een recordaantal oscillatoren synchroniseren.

In hun artikel, gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie , ze synchroniseren vijf oscillatoren en demonstreren de resulterende verbetering van de oscillatorkwaliteit.

"Omdat we nu weten hoe we de voortplanting van de spingolf moeten beheersen, er is echt geen limiet aan het aantal oscillatoren dat we nu kunnen synchroniseren, " zei Randy Dumas, die veel potentie ziet in meerdere onderzoeksgebieden.

Aangezien de richting van de spingolfbundel ook kan worden aangepast via elektrische stroom door de oscillator en via een extern magnetisch veld, de resultaten zullen ook een grote impact hebben op het ontluikende veld van op spingolven gebaseerde elektronica, magnonics genoemd. Door de richting van de straal te veranderen, men kan kiezen welke oscillatoren synchroniseren en daardoor de informatiestroom in magnonische circuits regelen op een manier die voorheen niet mogelijk was.

De resultaten bieden ook nieuwe mogelijkheden voor fundamentele studies van netwerken van sterk niet-lineaire oscillatoren, waarbij een reeks van misschien honderd van dergelijke oscillatoren in verschillende geometrische architecturen extern kan worden gecontroleerd en in detail kan worden bestudeerd.

"We hopen deze en soortgelijke componenten te gebruiken voor extreem snelle neuromorfische berekeningen op basis van oscillatornetwerken, " legt Randy uit.