Uma nova descoberta de físicos da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) pode tornar obsoletos certos componentes em computadores e smartphones. A equipe conseguiu converter diretamente frequências para faixas mais altas em um material magnético comum sem a necessidade de componentes adicionais. A multiplicação de frequência é um processo fundamental na eletrônica moderna. A equipe relata sua pesquisa na última edição da Science.
As tecnologias e dispositivos digitais já são responsáveis por cerca de dez por cento do consumo global de eletricidade, e a tendência está aumentando acentuadamente. “Portanto, é necessário desenvolver componentes mais eficientes para o processamento de informações”, diz o professor Georg Woltersdorf, físico da MLU.
Circuitos eletrônicos não lineares são normalmente usados para gerar os sinais de gigahertz de alta frequência necessários para operar os dispositivos atuais. A equipe da MLU agora encontrou uma maneira de fazer isso dentro de um material magnético sem os componentes eletrônicos que normalmente são usados para isso. Em vez disso, a magnetização é excitada por uma fonte de megahertz de baixa frequência. Usando o efeito recém-descoberto, a fonte gera vários componentes de frequência, cada um dos quais é um múltiplo da frequência de excitação. Estes cobrem uma faixa de seis oitavas e atingem vários gigahertz. “É como tocar a nota mais baixa de um piano enquanto também ouve os tons harmônicos correspondentes das oitavas mais altas”, explica Woltersdorf.
O efeito surpreendente da multiplicação de frequência é explicado pela comutação sincronizada da magnetização dinâmica em uma escala de mícron. “Áreas diferentes não mudam ao mesmo tempo. Em vez disso, elas são acionadas por áreas adjacentes como em uma fileira de dominós em queda”, explica o primeiro autor Chris Körner, do Instituto de Física da MLU.
A descoberta também pode ajudar a tornar as tecnologias digitais mais eficientes em termos energéticos no futuro. Também é importante para novas aplicações. A microeletrônica de hoje usa cargas de elétrons como portadores de informação. Uma grande desvantagem deste método é que o transporte de carga elétrica libera calor e, portanto, requer muita energia. A eletrônica de spin pode fornecer uma solução promissora. Além de usar a carga do elétron, ele também usa seu momento magnético, ou o chamado spin. Suas propriedades abrem a possibilidade de melhorar significativamente a eficiência energética. O efeito recém-descoberto pode permitir fontes de frequência eficientes e com economia de espaço para eletrônica de spin na faixa de gigahertz.
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