La manipulación de la radiación electromagnética es una función esencial de la tecnología actual. La radiación de baja frecuencia, en el rango de kilohercios y megahercios, es más fácil de generar que la radiación de gigahercios. Sin embargo, las frecuencias más altas pueden transportar más información y viajar más lejos.
Ahora los investigadores del Consejo Nacional de Investigación de Italia SPIN-CNR y la Empresa Nacional de nanociencia y nano tecnología NEST-CNR en Italia han ideado una forma novedosa y económica de convertir las señales de baja frecuencia en frecuencias más altas.de un dispositivo ganador del Premio Nobel llamado unión de Josephson, que actualmente se utiliza para hacer voltímetros extremadamente sensibles y detectar pequeños cambios en los campos magnéticos. Los investigadores describen su nueva aplicación en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing.
Las uniones Josephson consisten en una capa delgada de aislante intercalada entre dos capas superconductoras. En las condiciones adecuadas, los electrones pueden viajar de una capa superconductora a la otra sin resistencia a través del aislador en el medio. Cuando la corriente alcanza un nivel crítico,sin embargo, de repente aparece una resistencia finita y se desarrolla un voltaje en todo el dispositivo.
Paolo Solinas, físico del Consejo Nacional de Investigación de Italia, estaba experimentando en las uniones Josephson con sus colegas en NEST-CNR cuando notaron un comportamiento inusual. Descubrieron que las uniones Josephson colocadas en un campo magnético oscilante producían pulsos de voltaje. Los investigadoresrecurrió a la teoría para analizar y explicar el comportamiento.
Descubrieron que un campo magnético oscilante producía un salto repentino en una propiedad mecánica cuántica de las capas superconductoras llamadas fase. El salto de fase a su vez producía el pulso de voltaje. Los investigadores también descubrieron que un campo magnético regularmente dependiente del tiempo produciríapulsos de voltaje que contenían cientos de armónicos de la frecuencia de conducción original, incluidas frecuencias miles de veces más altas.
"La salida de un solo dispositivo es pequeña, pero podría construir una variedad de dispositivos para convertir la baja potencia intrínseca de una sola unión en una mayor potencia de salida", dijo Solinas. El equipo calculó que unir 1,000 uniones Josephson hechas de niobioy el óxido de aluminio podría convertir una frecuencia de entrada de 100 MHz en una señal de 100 picowatios a 50 GHz.
Los investigadores también descubrieron que al cambiar la forma de la unión Josephson se modificaba la cantidad de potencia a diferentes frecuencias de salida. Se descubrió que una unión en forma de anillo producía más potencia en armónicos más altos que una unión circular o rectangular.
Solinas señaló que un convertidor de frecuencia hecho de uniones Josephson sería un tipo de generador de señales totalmente diferente del que se usa actualmente. La mayoría de los generadores de señales gigahercios son voluminosos y costosos. Los circuitos electrónicos hechos de uniones Josephson podrían tener solo unos milímetros de largo y se integran fácilmentechips electrónicos.
"Hasta ahora tenemos resultados teóricos, pero estamos ansiosos por tener una coincidencia con el experimento", dijo Solinas. El equipo espera que su hallazgo inicial interese a otros en la construcción de los dispositivos. Al principio, la tecnología probablemente se utilizaría enel laboratorio para calibrar mediciones y realizar experimentos, dijo Solinas. Con un mayor desarrollo, también podría ser utilizado por la industria de las telecomunicaciones.
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Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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