ساخت قدرتمندترين نوسانگر ماکروويو نانومقياس جهان

[parisa]

يک تيم تحقيقاتي از دانشگاه کاليفرنيا در لس آنجلس موفق به ساخت يک نوسانگر ماکروويو بسيار قدرتمند در مقياس نانو شده‌اند. اين نوسانگر که قدرتمندترين نوسانگر دنيا محسوب مي‌شود، بسيار ارزان و کارا بوده و مي‌تواند سيگنال‌هايي با کيفيت بالاتر در ادوات مخابراتي ايجاد کند. تلفن‌هاي همراه، تبلت‌ها و ديگر ادوات الکترونيکي از نوسانگرهاي ماکروويو استفاده مي‌کنند. اين دستگاه‌هاي کوچک مي‌توانند سيگنال‌هاي الکتريکي توليد نمايند. در تلفن‌هاي همراه، مدارات گيرنده و فرستنده حاوي اين نوسانگرها بوده که مي‌توانند سيگنال‌هاي راديوفرکانس ايجاد کنند سپس اين سيگنال‌ها را به امواج الکترومغناطيسي تبديل نمايند.

در نوسانگرهاي امروزي از الکترون براي ايجاد امواج ماکروويو استفاده مي‌شود. اما در نوسانگري که محققان اين پروژه ساخته‌اند از اسپين الکترون استفاده مي‌شود که داراي مزاياي بسياري نسبت به سيستم‌ها رايج است. در اين پروژه روي حافظه دسترسي تصادفي مقاوم در برابر مغناطيسي شدن (STT-RAM) تمرکز شده است، اين حافظه نسبت به حافظه‌هاي رايج هم سرعت بيشتري دارد و هم از کارايي بالاتري برخوردار مي‌باشد. کانگ ال وانگ از محققان اين پروژه مي‌گويد ما دريافتيم که ساختار نانومقياس لايه‌اي که براي ساخت اين حافظه‌ها استفاده مي‌شود مي‌تواند کانديد مناسبي براي ساخت نوسانگرهاي ماکروويو باشد. اين ساختارها که به نانونوسانگرهاي انتقال اسپين يا STNO شهرت يافته، از دو لايه مغناطيسي تشکيل شده است يک لايه به صورت ثابت بوده و ديگري مي‌تواند به‌صورت دوراني با اعمال جريان الکتريکي مي‌چرخد. اين موضوع موجب مي‌شود تا ماکروويوهاي نوساني بسيار دقيق توليد شوند. کانگ ال وانگ مي‌گويد پيش از اين گزارشي مبني بر توليد نوسانگرهاي انتقال اسپين که با کارايي بالا و کيفيت سيگنال خوب کار کند، به چاپ نرسيده بود. اين گروه تحقيقاتي به تست اين نوسانگر پرداختند نتايج نشان داد که توان خروجي از آن يک ميکرو وات با پهناي باندي در حد 25 مگاهرتز است. اين رقم، مقدار ايده‌آلي براي يک نوسانگر محسوب مي‌شود. پهناي باند در اين نوسانگر بسيار باريک است بنابراين نويزهاي تداخلي در آن بسيار کم خواهد بود و کيفيت سيگنال خروجي آن نيز بسيار بالا خواهد شد. از ديگر مزاياي اين سيستم آن است که ابعاد آن 10 هزار برابر کوچک‌تر از نوسانگرهاي سيليکوني است. بنابراين آنها را به‌راحتي مي‌توان در تراشه‌هاي کاميپوتري قرار داد. همچنين فناوري ساخت اين نوسانگرها با فناوري ساخت تراشه‌هاي سيليکوني منطبق است. نتايج اين تحقيق در قالب مقاله‌اي تحت عنوان High-Power Coherent Microwave Emission from Magnetic Tunnel Junction Nano-oscillators with Perpendicular Anisotropy در نشريه ACS Nano به چاپ رسيده است.