Perangkat yang dimaksud adalah osilator torsi putar bermagnet-seragam non-vortex (lihat diagram)
Sensor magnetik telah dibuat dari sambungan terowongan magnet (MTJ) dan, karena karakteristik kelistrikannya yang non-linier, MTJ tertentu harus dapat bertindak sebagai osilator dan penyearah frekuensi tinggi.
Bagian utama dari proyek Singapura-Tohoku secara fisik mendemonstrasikan sesuatu yang disarankan oleh studi teoritis sebelumnya: bahwa respons frekuensi MTJ dapat dipertajam jika beberapa digabungkan melalui sambungan listrik
“Kelangsungan komersial MTJ frekuensi tinggi terhambat karena daya keluaran nanowatt dan lebar saluran [MHz] yang luas,” menurut Universitas Tohoku. “Saling sinkronisasi beberapa MTJ menjadi salah satu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut. Namun jalur yang efektif untuk sinkronisasi MTJ di Wi-Fi bandwidthnya belum jelas sampai sekarang.”
80 x 200nm 'canted anisotropy' MTJ dirancang, dibuat di Tohoku, dan memang berosilasi sendiri jika empat dari mereka dihubungkan secara seri atau paralel dengan beberapa bias dc.
Dimulai sebagai osilator yang tidak tersinkronisasi, mereka menjadi lebih harmonis dengan peningkatan arus, dan disinkronkan sepenuhnya oleh beberapa miliamp.
Resonansi feromagnetiknya antara 2.0 dan 2.3GHz tanpa medan magnet eksternal, dan dapat disesuaikan melalui 2.4GHz dengan menerapkan medan magnet.
Kombinasi paralel menghasilkan output yang sangat bersih pada 2.4GHz: dengan bandwidth 8.4MHz pada 850nW.
Salah satu efek non-linier yang dapat ditunjukkan oleh spin-torsi osilator adalah 'efek dioda putar', yang menghasilkan bias dc yang muncul di osilator torsi putar yang dipompa rf.
Dalam pembuktian konsep berikutnya, tim Singapura-Tohoku menghubungkan delapan MTJ mereka secara seri di seluruh kapasitor dan menyinarinya pada 2.4GHz.
Sekitar 30mV dihasilkan, bahkan tanpa bias magnet, pada arus dc yang cukup untuk menggerakkan LED merah melalui konverter DC-DC LTC3108 - sebuah chip yang dirancang untuk pemanenan energi bertegangan rendah.
“Ini telah membuktikan potensi rangkaian on-chip MTJ terhadap aplikasi frekuensi tinggi seperti transmisi nirkabel dan pemanenan energi,” kata kepala proyek Profesor Hyunsoo Yang dari NUS.
Pekerjaan ini tercakup secara rinci dalam makalah Nature Communications yang ditulis dengan jelas 'Osilator putaran-torsi yang terhubung secara elektrik untuk transmisi pita WiFi 2.4 GHz dan pemanenan energi', yang dapat dibaca secara penuh tanpa pembayaran.