Les superstructures magnétiques comme matériau prometteur pour la technologie 6G

Crédit : domaine public Unsplash/CC0

Quand la 6G sera-t-elle une réalité ? La course à la réalisation de systèmes de communication sans fil de sixième génération (6G) nécessite le développement de matériaux magnétiques adaptés. Des scientifiques de l’Université métropolitaine d’Osaka et leurs collègues ont détecté une résonance collective sans précédent à haute fréquence dans une superstructure magnétique appelée réseau de solitons de spin chiral (CSL), révélant que les héliaimants chiraux hébergeant CSL sont un matériau prometteur pour la technologie 6G. L’étude a été publiée dans Lettres d’examen physique

Les futures technologies de communication nécessitent d’étendre la bande de fréquences des quelques gigahertz (GHz) actuels à plus de 100 GHz. De telles hautes fréquences ne sont pas encore possibles, étant donné que les matériaux magnétiques existants utilisés dans les équipements de communication ne peuvent résonner et absorber les micro-ondes que jusqu’à environ 70 GHz avec un champ magnétique d’intensité pratique. Pour combler cette lacune dans les connaissances et la technologie, l’équipe de recherche dirigée par le professeur Yoshihiko Togawa de l’Université métropolitaine d’Osaka s’est penchée sur la superstructure de spin hélicoïdale CSL.

“Le CSL a une structure réglable en périodicité, ce qui signifie qu’il peut être modulé en continu en modifiant l’intensité du champ magnétique externe”, a expliqué le professeur Togawa. “Le mode phonon CSL, ou mode de résonance collective – lorsque les plis du CSL oscillent collectivement autour de leur position d’équilibre – permet des plages de fréquences plus larges que celles des matériaux ferromagnétiques conventionnels.” Ce mode phonon CSL a été compris théoriquement, mais jamais observé expérimentalement.

A la recherche du mode phonon CSL, l’équipe a expérimenté sur CrNb3s6, un cristal magnétique chiral typique qui héberge CSL. Ils ont d’abord généré CSL dans CrNb3s6 puis observé son comportement de résonance sous des intensités de champ magnétique externes changeantes. Un circuit micro-ondes spécialement conçu a été utilisé pour détecter les signaux de résonance magnétique.

Les chercheurs ont observé une résonance dans trois modes, à savoir le “mode Kittel”, le “mode asymétrique” et le “mode de résonance multiple”. Dans le mode Kittel, similaire à ce qui est observé dans les matériaux ferromagnétiques conventionnels, la fréquence de résonance n’augmente que si l’intensité du champ magnétique augmente, ce qui signifie que la création des hautes fréquences nécessaires à la 6G nécessiterait un champ magnétique peu puissant. Le phonon CSL n’a pas non plus été trouvé en mode asymétrique.

Dans le mode de résonance multiple, le phonon CSL a été détecté ; contrairement à ce qui est observé avec les matériaux magnétiques actuellement utilisés, la fréquence augmente spontanément lorsque l’intensité du champ magnétique diminue. Il s’agit d’un phénomène sans précédent qui permettra peut-être une accélération à plus de 100 GHz avec un champ magnétique relativement faible – cette accélération est un mécanisme indispensable pour atteindre l’opérabilité 6G.

“Nous avons réussi à observer ce mouvement de résonance pour la première fois”, a noté le premier auteur, le Dr. Yusuke Shimamoto. “En raison de son excellente contrôlabilité structurelle, la fréquence de résonance peut être contrôlée sur une large bande jusqu’à la bande sous-térahertz. Cette caractéristique à large bande et à fréquence variable dépasse la 5G et devrait être utilisée dans la recherche et le développement des technologies de communication de nouvelle génération .”


Nouvelle source térahertz monochromatique à base de phonons et magnéto-accordable


Plus d’information:
Y. Shimamoto et al, Observation des modes de résonance collective dans un réseau de solitons à spin chiral avec dispersion de magnon accordable, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.128.247203

Fourni par l’Université métropolitaine d’Osaka

Citation: Les superstructures magnétiques comme matériau prometteur pour la technologie 6G (20 juin 2022) récupéré le 20 juin 2022 sur https://phys.org/news/2022-06-magnetic-superstructures-material-6g-technology.html

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