Físicos descobrem como multiplicar frequências sem circuitos especiais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/04/2022

O efeito magneto-óptico ocorreu em um material comum, de baixo custo.
[Imagem: Chris Koerner et al. - 10.1126/science.abm6044]

Multiplicação de frequências

Uma nova descoberta feita por físicos alemães pode tornar obsoletos vários componentes eletrônicos hoje essenciais para os computadores e celulares.

A equipe conseguiu converter diretamente frequências baixas para frequências mais altas usando um material magnético comum, sem a necessidade de componentes adicionais. A multiplicação de frequências é um processo fundamental na eletrônica moderna.

Hoje, circuitos eletrônicos não-lineares são usados para gerar os sinais de alta frequência, tipicamente na faixa dos gigahertz, necessários para operar os circuitos.

Chris Koerner e seus colegas da Universidade Halle-Wittenberg descobriram uma maneira de fazer essa operação dentro de um material magnético, sem os componentes eletrônicos que normalmente são necessários para isso.

Em vez da alta frequência, a magnetização é excitada por uma fonte de baixa frequência, na faixa dos megahertz. A fonte gera vários componentes de frequência, cada um dos quais é um múltiplo da frequência de entrada. A saída cobre uma faixa de seis oitavas e atinge vários gigahertz.

"É como tocar a nota mais baixa de um piano enquanto também ouve os tons harmônicos correspondentes das oitavas mais altas," comparou o professor Georg Woltersdorf.

Observe a linha III, de harmônicas geradas.
[Imagem: Uni Halle/Markus Scholz]

Spintrônica

Outra boa notícia é que o efeito magneto-óptico inusitado acontece em um material simples, um filme fino de níquel e ferro.

Segundo as medições da equipe, a multiplicação de frequência deve-se à comutação sincronizada da magnetização dinâmica do material em uma escala micrométrica. "Áreas diferentes não mudam ao mesmo tempo. Em vez disso, elas são acionadas por áreas adjacentes, como em uma fileira de dominós em queda," explicou o pesquisador Chris Korner, que descobriu o efeito.

A descoberta também pode ajudar a tornar as tecnologias digitais mais eficientes em termos energéticos, além de abrir as portas para novas técnicas de processamento de informações, como a spintrônica.

A microeletrônica de hoje usa as cargas dos 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 do spin, ou spintrônica, por sua vez, pode fornecer uma solução promissora: Além de usar a carga do elétron, ela também usa seu momento magnético, o chamado spin. Suas propriedades permitem não apenas uma velocidade mais alta, como também eficiência energética muito maior.

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