Vědci vytvořili první integrované a plně laditelné zařízení založené na spinových vlnách (magnonech), které otevírá nové možnosti pro telekomunikace budoucnosti, daleko přesahující současné standardy 5G a 6G. Výzkum probíhal na Politecnico di Milano a v dalších institucích.
Magnonika je nově vznikající technologie, která k přenosu informací využívá spinové vlny – kolektivní excitace elektronových spinů v magnetických materiálech – jako alternativu k elektrickým signálům. Rozšíření této technologie bylo dosud omezeno nutností externího magnetického pole, což bránilo jejímu začlenění do čipů.
Nové zařízení vyvinuté na Politecnico tuto překážku překonává: je miniaturizované (100 × 150 mikrometrů čtverečních, tedy mnohem menší než současná zařízení pro zpracování vysokofrekvenčních signálů založená na akustických vlnách); je plně integrováno na křemíku, a proto kompatibilní se stávajícími platformami, a funguje bez externích magnetů díky inovativní kombinaci permanentních mikromagnetů SmCo a koncentrátorů magnetického toku (usměrňování a zahušťováí siločar magnetického pole).
Samotný vodič spinových vln je vyroben ze slitiny CoFeB a vybaven dvěma anténami pro vstup a výstup RF signálu. Příčné magnetické pole lze velmi přesně modulovat změnou vzdálenosti mezi magnety a koncentrátory na 11 až 20,5 mT. To umožňuje nastavit pracovní frekvenci na 3 až 8 GHz a fázový posun až na 120 stupňů při 6 GHz.
Stávající design lze začlenit i do systémů MEMs, aby bylo možné zařízení rekonfigurovat v reálném čase; volba mikromagnetů SmCo zajišťuje jejich stabilitu při teplotách až 200 °C a schopnost generovat magnetické pole bez spotřeby energie.
„Vzhledem k dosavadním významným zlepšením jsme přesvědčeni, že brzy představíme komerčně využitelné zařízení pro 6G, která budou založena na samostatných čipech se spinovými vlnami,“ uvádí spoluautor studie Philipp Pirro z Rheinland-Pfälzische Technische Universität.
M. Cocconcelli et al, Standalone Integrated Magnonic Devices, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202503493
Zdroj: Polytechnic University of Milan / Phys.org, přeloženo / zkráceno
