Gigahertsigeneraattori mikropiirille

Italialaisten SPIN-CNR ja NEST-CNR laitosten tutkijat ovat laskeneet, että Josephson-liitoksien avulla voisi muuntaa tarkasti signaaleja megahertseistä gigahertseihin.

Oikeissa olosuhteissa Josephson-liitoksissa elektronit voivat kulkea yhdestä suprajohtavasta kerroksesta toiseen ilman resistanssia. Mutta kun virta saavuttaa kriittisen tason, siihen ilmestyy yhtäkkiä äärellinen resistanssi ja sen yli kehittyy jännite.

Tällä kertaa tutkijat huomasivat, että värähtelevään magneettikenttään sijoitetut Josephson-liitokset tuottivat jännitepulsseja. Edelleen havaittiin, että säännöllisesti ajasta riippuvainen magneettikenttä tuottaa kampamaisen pulssijonon.

Taajuustasolla se tarkoittaa, että on mahdollista generoida satoja harmonisia perustaajuudesta, matkien taajuuskampaa, jota käytetään optiikassa ja metrologiassa.

Harmoisten joukossa taajuuksia, jotka ovat tuhansia kertoja tulotaajuutta korkeampia. Yksittäisen liitoksen antoteho on tosin pieni, mutta niitä voi yhdistää rakenteiksi, jotka kasvattavat antotehoa suuremmaksi. Myös erilaiset liitosrakenteet, kuten neliö, ympyrä ja rengas antoivat erilaisia antotehoja.

Ryhmä laski, että nauhassa, jossa on yhteensä tuhat niobiumista ja alumiinioksidista valmistettua Josephson-liitosta, voi muuntaa 100 MHz tulotaajuuden 100 pikowatin ja 50 GHz signaaliksi.

Josephson-liitoksista valmistettu taajuusmuuttaja olisi täysin erityyppinen signaaligeneraattori kuin nykyiset, jotka ovat kookkaita ja kalliita. Josephson-liitoksista valmistetut elektroniset piirit voi olla vain millimetrien pituisia ja ne ovat integroitavissa helposti mikrosirulle.

Toistaiseksi tutkijoilla on vain teoreettisia tuloksia, mutta he odottavat innolla uusia kokeiluja aiheesta ja toivovat aiheen kiinnostavan myös muita rakentamaan laitetta.

Aluksi teknologiaa käytettäisiin todennäköisesti laboratoriossa kalibroimaan mittauksia ja kokeiden parissa mutta edelleen kehitettynä sille olisi käyttöä myös telealalla.