Kredit: Unsplash / CC0 Public Domain
När blir 6G verklighet? Kapplöpet att implementera sjätte generationens (6G) trådlösa kommunikationssystem kräver utveckling av lämpliga magnetiska material. Forskare vid Osaka Metropolitan University och deras kollegor har upptäckt en aldrig tidigare skådad kollektiv resonans vid höga frekvenser i en magnetisk överbyggnad som kallas chiral spin soliton network (CSL) genom att upptäcka kirala helimagneter som är värd för CSL som ett lovande material för 6G-teknik. Studien publicerades Fysiska granskningsbrev.
Framtida kommunikationsteknik kräver en utvidgning av frekvensområdet från nuvarande få gigahertz (GHz) till 100 GHz. Med tanke på att de befintliga magnetiska materialen som används i kommunikationsutrustning endast kan ge resonans och absorbera mikrovågor upp till cirka 70 GHz med ett praktiskt taget starkt magnetfält, är så höga frekvenser ännu inte möjliga. För att överbrygga denna klyfta i kunskap och teknologi, studerade ett forskarlag ledd av professor Yoshihiko Togawa från Osaka Metropolitan University CSL för den spiralformade överbyggnaden.
Professor Togawa förklarade: “CSL har en struktur som kan justeras i termer av periodicitet, det vill säga den kan kontinuerligt moduleras genom att ändra styrkan på det externa magnetfältet.” “CSL-fononläget, eller det kollektiva resonansläget – när krökarna på CSL är placerade kollektivt runt jämviktspositionen – tillåter bredare frekvensområden än konventionella ferromagnetiska material.” Detta CSL-fononläge är teoretiskt förstått, men har aldrig observerats i praktiken.
Teamet som letade efter CSL-fononläget experimenterade på CrNb3S6, en typisk spiralmagnetisk kristall som håller CSL. Först skapade de CSL i CrNb3S6 och observerade sedan resonansbeteende under krafterna från ett förändrat yttre magnetfält. En specialdesignad mikrovågskrets användes för att detektera magnetiska resonanssignaler.
Forskare observerade resonans i tre lägen: “Kittel-läge”, “asymmetriskt läge” och “multi-resonansläge”. I Kittel-läge, som observerats i vanliga ferromagnetiska material, ökar resonansfrekvensen bara när styrkan på magnetfältet ökar, dvs skapandet av de höga frekvenser som krävs för 6G kräver ett starkt magnetfält som är omöjligt. CSL-fonon hittades inte i asymmetriskt läge.
CSL-fonon detekterades i flera resonanslägen; I motsats till vad som för närvarande observeras med magnetiska material, ökar frekvensen spontant när styrkan på magnetfältet minskar. Detta är ett aldrig tidigare skådat fenomen som gör att du kan accelerera mer än 100 GHz med ett relativt svagt magnetfält – denna impuls är en mycket användbar mekanism för att uppnå 6G-prestanda.
“Vi var de första att observera denna resonansrörelse,” sade den första författaren, Dr. Yusuke Shimamoto noterade. “Tack vare perfekt strukturell kontroll kan resonansfrekvensen styras över ett brett område upp till sub-terahertz-bandet. Denna bredbands- och variabla frekvenskarakteristik förväntas överstiga 5G och användas i forskning och utveckling av nästa generations kommunikationsteknik.”
Ny fononbaserad och magnetojusterbar monokromatisk terahertzkälla
Detaljer:Y. Shimamoto et al., Observation of Collective Resonance Regimes in the Chiral Spin Soliton Network with Regulated Magnon Dispersion, Fysiska granskningsbrev (2022). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.128.247203
Tillhandahålls av Osaka Metropolitan University
Citat: Magnetiska överbyggnader som ett lovande material för 6G-teknik (juni 2022, 2022) Hämtad 20 juni 2022 från https://phys.org/news/2022-06-magnetic-superstructures-material-6g-technology.html .
Detta dokument är upphovsrättsskyddat. Ingen del får reproduceras utan skriftligt tillstånd, förutom för personlig forskning eller någon rättvis transaktion för forskningsändamål. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte.
