تقویت نانوسیگنال‌های ناشی از امواج اسپینی مغناطیسی

محققان دریافته‌اند که چگونه فرستنده‌های میکروویو نانومقیاس، قدرت سیگنال بیشتری نسبت به مجموع اجزای خود به دست می‌آورند. این یافته می‌تواند به طراحی آرایه‌های نانونوسانگری که می‌توانند به عنوان فرستنده و گیرنده در گوشی‌های تلفن همراه، سیستم‌های رادار، و تراشه‌های رایانه‌ای به کار روند.
یک گروه متشکل از چندین نوسانگرهای مغناطیسی نانومقیاس می‌توانند سیگنال‌های ده نانوواتی خود را باهم جمع کرده و قدرت سیگنالی معادل با مجذور تعداد نوسانگرها را به دست بیاورند. دانشمندان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST)، مرکز تحقیقاتی Seagate، و فناوری‌های ذخیره‌سازی جهانی Hitachi دریافته‌اند که چگونه این نوسانگرها با استفاده از ایجاد ارتباط به وسیله امواج اسپینی (امواج مغناطیسی که به وسیله الگوهای نوسانگر در اسپین الکترون‌ها ایجاد می‌شوند)، چنین کاری را انجام می‌دهند.
این کشف جدید که در شماره ۲۵ آگوست مجله Physical Review Letters منتشر شده است، وسیله‌ای برای طراحی ابزارهای اسپینترونیک در اختیار محققان قرار می‌دهد. ابزارهای اسپینترونیک قطعاتی هستند که به جای استفاده از بار الکترون‌ها (که در قطعات معمول الکترونیکی استفاده می‌شود)، بر اسپین آنها مبتنی می‌باشند. نوسانگرهای NIST (اتصالات الکتریکی نانومقیاسی که به دو لایه مغناطیسی جداشده توسط یک لایه غیرمغناطیسی مس اعمال شده‌اند) صدها برابر کوچکتر از مولدهای میکروویو تجاری معمول بوده و می‌توانند جایگزین قطعات بسیار بزرگ‌تر و گران‌تر شوند.
تیم NIST قبلاً «قفل شدن» سیگنال‌های دو نوسانگر را گزارش کرده‌ بودند، اما از علت این امر اطمینان نداشتند. آنها به امواج مغناطیسی، که در مواد جامد مغناطیسی منتشر می‌شوند، یا به میدان مغناطیسی، که در هوا یا خلأ منتشر می‌شوند، ظنین بودند. بنابراین یک آزمایش ترتیب داده و سیگنال‌های دو نوسانگر را که در یک تکه چند لایه‌ای مغناطیسی قرار داشتند، با هم قفل نموده و سپس در ماده جامد میان دو نوسانگر یک شکاف به وجود آوردند. قفل شدن دو نوسانگر متوقف شد.
Mathew Pufall یکی از این محققان؛ قفل شدن امواج اسپینی را به افتادن دو تکه سنگ در دو سوی یک استخر آب مقایسه می‌کند. امواج ناشی از این دو سقوط منتشر شده، به هم رسیده، و باهم ادغام می‌شوند. هر نوسانگر فرکانس امواج اسپینی خود را به نحوی تغییر می‌دهد که با موج ورودی از نوسانگر دیگر منطبق شود. این «کشش فرکانسی» با نزدیک شدن فرکانس‌ها به یکدیگر قوی‌تر می‌شود تا جایی که عمل قفل شدن اتفاق می‌افتد. هر نوسانگر همچنین قله‌ها و دره‌های الگوی موج خود را با موج ورودی تنظیم می‌نماید، تا جایی که دو موج کاملاً بر هم منطبق شوند.