Магнитните надстройки като обещаващ материал за 6G технологията

Кредит: Unsplash / CC0 Public Domain

Кога 6G ще бъде реалност? Надпреварата за реализиране на шесто поколение (6G) безжични комуникационни системи изисква разработването на подходящи магнитни материали. Учени от университета Osaka Metropolitan и техните колеги са открили безпрецедентен колективен резонанс при високи честоти в магнитна суперструктура, наречена хирална спин солитонна решетка (CSL), разкривайки хирални хелимагнити с CSL като обещаващ материал за 6G технология. Проучването е публикувано в Писма за физически преглед.

Бъдещите комуникационни технологии изискват разширяване на честотната лента от сегашните няколко гигахерц (GHz) до над 100 GHz. Такива високи честоти все още не са възможни, като се има предвид, че съществуващите магнитни материали, използвани в комуникационното оборудване, могат да резонират и абсорбират микровълни до приблизително 70 GHz с магнитно поле с практическа сила. Справяйки се с тази празнина в знанията и технологиите, изследователският екип, ръководен от професор Йошихико Тогава от Метрополитенския университет в Осака, се задълбочи в хеликоидалната въртяща се суперструктура CSL.

“CSL има регулируема структура в периодичността, което означава, че може непрекъснато да се модулира чрез промяна на силата на външното магнитно поле”, обясни професор Тогава. „Фононният режим на CSL или колективен резонансен режим ― когато извивките на CSL осцилират колективно около тяхното равновесно положение ― позволява честотни диапазони, по-широки от тези за конвенционалните феромагнитни материали. Този фононен режим на CSL е разбран теоретично, но никога не е наблюдаван в експерименти.

Търсейки фононния режим на CSL, екипът експериментира с CrNb3С6, типичен хирален магнитен кристал, който е домакин на CSL. Те първо генерираха CSL в CrNb3С6 и след това наблюдава неговото резонансно поведение при променяща се сила на външно магнитно поле. Специално проектирана микровълнова верига беше използвана за откриване на сигнали от магнитен резонанс.

Изследователите наблюдават резонанс в три режима, а именно “режим на Кител”, “” асиметричен режим “и” режим на множествен резонанс. В режима на Kittel, подобно на това, което се наблюдава в конвенционалните феромагнитни материали, резонансната честота се увеличава само ако силата на магнитното поле се увеличи, което означава, че създаването на високите честоти, необходими за 6G, ще изисква непрактично силно магнитно поле. CSL фононът също не беше открит в асиметричен режим.

В режима на множествен резонанс беше открит CSL фононът; за разлика от това, което се наблюдава при магнитни материали, които се използват в момента, честотата спонтанно се увеличава, когато силата на магнитното поле намалява. Това е безпрецедентен феномен, който вероятно ще даде възможност за повишаване до над 100 GHz с относително слабо магнитно поле – това усилване е много необходим механизъм за постигане на 6G работоспособност.

„Успяхме да наблюдаваме това резонансно движение за първи път“, отбеляза първият автор д-р. Юсуке Шимамото. Благодарение на отличната си структурна контролируемост, резонансната честота може да се контролира в широк диапазон до субтерахерцовия обхват. Тази широколентова и променлива честотна характеристика надвишава 5G и се очаква да се използва в изследванията и разработването на комуникационни технологии от следващо поколение. ”


Нов базиран на фонони и магнитно регулируем монохроматичен терахерцов източник


Повече информация:
Y. Shimamoto et al, Наблюдение на колективни резонансни режими в хирална спинова солитонова решетка с регулируема магнонова дисперсия, Писма за физически преглед (2022 г.). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.128.247203

Предоставено от Метрополитенския университет в Осака

Цитат: Магнитните надстройки като обещаващ материал за 6G технологията (2022 г., 20 юни), извлечена на 21 юни 2022 г. от https://phys.org/news/2022-06-magnetic-superstructures-material-6g-technology.html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяка честна сделка с цел частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писменото разрешение. Съдържанието е предоставено само за информационни цели.