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使用磁蠕虫设计纳米级通信系统

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-17 】 点击次数:
EPFL的研究人员表明,电磁波耦合到称为人工铁磁准晶体的精确工程结构上,可以在纳米级进行更有效的信息传输和处理。他们的研究还代表了Conway蠕虫的首次实际演示,这是描述准晶体的理论概念。
建立了宽带自旋波光谱学的Dirk Grundler教授和博士助理Sho Watanabe。图片来源:EPFL /阿兰·赫尔佐格(Alain Herzog)
高频电磁波用于在智能手机等微电子设备中传输和处理信息。已经意识到,可以使用称为自旋波或磁振子的磁振荡来压缩这些波。这种压缩可以为占地面积大大减少的纳米级多功能微波设备的设计铺平道路。但是首先,科学家需要更好地了解自旋波,或者确切地说是磁振子在不同结构中的行为和传播方式。
 
了解有关非周期性结构的更多信息
 
在博士助理Sho Watanabe,博士后研究员Vinayak Bhat博士和其他小组成员进行的研究中,EPFL纳米级磁性材料和磁子学实验室(LMGN)的科学家研究了电磁波如何传播以及如何进行操纵,在精确设计的纳米结构中被称为人工铁磁准晶体。准晶体具有独特的性质:其结构是非周期性的,这意味着它们的组成原子或量身定制的元素不会遵循规则的重复图案,但仍可以确定地排列。尽管此特性使材料对于日常和高科技设备的设计特别有用,但仍然知之甚少。
 
更快,更轻松地传递信息
 
LMGN研究小组发现,在受控条件下,与人造准晶体耦合的单个电磁波会分裂成多个自旋波,然后在结构内传播。这些自旋波中的每一个都代表原始电磁波的不同相位,并携带不同的信息。EPFL工程学院(STI)的副教授Dirk Grundler说:“这是一个非常有趣的发现,因为现有的信息传输方法遵循相同的原理。” “除了需要一个额外的设备,即多路复用器,以分割输入信号,因为与我们的研究不同,它不会自行分割。”
 
Grundler还解释说,在常规系统中,每个波中包含的信息只能以不同的频率读取,这是EPFL团队克服了他们研究中的另一个不便之处。他补充说:“在我们的二维准晶体中,所有波都可以以相同的频率读取。” 研究结果发表在“ 高级功能材料 ”杂志上。
 
像蠕虫一样传播的波浪
 
研究人员还观察到,这些波并不是像随机传播的那样传播,而是像所谓的康威蠕虫那样运动,它以著名的数学家约翰·霍顿·康威命名,后者还开发了描述史前蠕虫行为和觅食方式的模型。康威(Conway)发现,在二维准晶体中,组成元素按照斐波那契数列排列成蜿蜒的蠕虫。由此它们形成选择的一维准晶体。Grundler说:“我们的研究代表了这一理论概念的首次实践证明,证明了该序列在准晶体中诱导了有趣的波功能特性。”

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