Des physiciens montrent comment les fréquences peuvent facilement être multipliées sans circuits spéciaux

Georg Woltersdorf et Chris Körner dans le laboratoire. Crédit : Uni Halle / Markus Scholz

Une nouvelle découverte des physiciens de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) pourrait rendre certains composants des ordinateurs et des smartphones obsolètes. L’équipe a réussi à convertir directement des fréquences vers des gammes plus élevées dans un matériau magnétique commun sans avoir besoin de composants supplémentaires. La multiplication de fréquence est un processus fondamental dans l’électronique moderne. L’équipe rend compte de ses recherches dans le dernier numéro de La science.

Les technologies et appareils numériques sont déjà responsables d’environ 10 % de la consommation mondiale d’électricité, et la tendance est à la hausse. “Il est donc nécessaire de développer des composants plus performants pour le traitement de l’information”, explique le professeur Georg Woltersdorf, physicien de MLU.

Les circuits électroniques non linéaires sont généralement utilisés pour générer les signaux gigahertz haute fréquence nécessaires au fonctionnement des appareils actuels. L’équipe de MLU a maintenant trouvé un moyen de le faire dans un matériau magnétique sans les composants électroniques qui sont habituellement utilisés pour cela. Au lieu de cela, la magnétisation est excitée par une source mégahertz basse fréquence. En utilisant l’effet nouvellement découvert, la source génère plusieurs composantes de fréquence, dont chacune est un multiple de la fréquence d’excitation. Celles-ci couvrent une gamme de six octaves et atteignent jusqu’à plusieurs gigahertz. “C’est comme frapper la note la plus basse sur un piano tout en entendant les tons harmoniques correspondants des octaves supérieures”, explique Woltersdorf.

L’effet surprenant de multiplication de fréquence s’explique par la commutation synchronisée de l’aimantation dynamique à l’échelle du micron. “Différentes zones ne changent pas en même temps. Au lieu de cela, elles sont déclenchées par des zones adjacentes, comme dans une rangée de dominos qui tombe”, explique le premier auteur Chris Körner de l’Institut de physique de MLU.

Cette découverte pourrait également contribuer à rendre les technologies numériques plus économes en énergie à l’avenir. C’est également important pour les nouvelles applications. La microélectronique d’aujourd’hui utilise des charges d’électrons comme supports d’informations. Un inconvénient majeur de cette méthode est que le transport des charges électriques dégage de la chaleur et nécessite donc beaucoup d’énergie. L’électronique de spin pourrait fournir une solution prometteuse. En plus d’utiliser la charge de l’électron, il utilise également son moment magnétique, ou soi-disant spin. Ses propriétés ouvrent la possibilité d’améliorer considérablement l’efficacité énergétique. L’effet récemment découvert pourrait permettre des sources de fréquences peu encombrantes et efficaces pour l’électronique de spin dans la gamme des gigahertz.


Étude : Une contribution importante à la spintronique a reçu peu d’attention jusqu’à présent


Plus d’information:
Chris Koerner et al, Multiplication de fréquence par la dynamique collective des ondes de spin à l’échelle nanométrique, La science (2022). DOI : 10.1126 / science.abm6044. www.science.org/doi/10.1126/science.abm6044

Fourni par Martin-Luther-University Halle-Wittenberg

Citation: Les physiciens montrent comment les fréquences peuvent facilement être multipliées sans circuits spéciaux (10 mars 2022) récupéré le 16 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-physicists-frequencies-easily-special-circuitry.html

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