El intérprete se distrae con cada crujido en la sala, y una reunión de una hora se convierte en dos. Así ocurre con el giroscopio capacitivo: para percibir el desplazamiento nanométrico de la masa, necesita separaciones perfectamente calibradas entre las placas. Cuanto más pequeño es el sensor, más difícil resulta mantener esa precisión. Los ingenieros llevan tiempo buscando otra forma de escuchar el movimiento.
En este nuevo trabajo, el papel de intérprete lo asume la unión túnel magnética (MTJ), un sándwich de dos capas magnéticas con un aislante entre ellas. Cuando se hace pasar una corriente de radiofrecuencia, la unión la rectifica en un voltaje continuo, y ese voltaje cambia si una masa de prueba magnética se mueve cerca.
El modelo, basado en las ecuaciones de movimiento del resonador y en la dinámica de la magnetización, se calibró con datos experimentales: MTJ reales de 300×750 nm mostraron una sensibilidad de aproximadamente 20 µV/mT. Los parámetros mecánicos son típicos de resonadores MEMS: masa de 1 µg, frecuencia de resonancia de 250 kHz y factor de calidad de 157. En régimen estacionario, el voltaje diferencial crece linealmente con la velocidad angular, proporcionando una sensibilidad de 0,001 µV/(°/s).
La estimación del desplazamiento angular aleatorio (ARW) fue de 1800 °/√h, lo que corresponde a la clase de precisión de consumo. En comparación, el límite térmico para este resonador da un ARW de aproximadamente 0,04 °/√h, lo que significa que el ruido electrónico de lectura domina. Es como escuchar un susurro en una habitación ruidosa: la señal está ahí, pero el crepitar del equipo la ahoga.
En el escenario dinámico, una ráfaga de viento con modulación de 40 kHz, la demodulación homodina permitió recuperar la velocidad angular con un error de aproximadamente 0,05%. Y si se reemplaza la masa de prueba pasiva por un nanooscilador activo de par de espín (STNO), la sensibilidad aumenta 70 veces y la amplitud de accionamiento se reduce a 150 nm, unas 500 veces más delgado que un cabello humano.
El intérprete por fin ha dejado de distraerse con los crujidos. Ahora escucha el eco magnético del movimiento, y ese eco se puede amplificar sin tocar la sala misma. Solo queda hacer su voz más clara.
La sensibilidad del diodo de par de espín en el experimento fue de aproximadamente 20 μV/mT, lo que permite detectar desplazamientos de la masa de prueba de fracciones de nanómetro. En la variante totalmente espintrónica, la amplitud de excitación se reduce a 150 nm, aproximadamente 500 veces más delgado que un cabello humano.