Новое исследование показало, как мельчайшие дефекты и вибрации внутри перспективного квантового материала могут быть использованы для управления необычным квантовым эффектом, открывая новые возможности для создания более компактных, быстрых и эффективных устройств для сбора энергии.

Международная группа исследователей под руководством профессора Дунчэня Ци из Школы химии и физики Квинслендского технологического университета и профессора Сяо Реншоу Вана из Наньянского технологического университета в Сингапуре изучила механизм, лежащий в основе так называемого нелинейного эффекта Холла (НЛЭ). Результаты исследования опубликованы в журнале Newton.

В отличие от классического эффекта Холла, эта квантовая версия позволяет преобразовывать переменные электрические сигналы , подобные тем, которые используются в беспроводных или окружающих источниках энергии, непосредственно в пригодный для использования постоянный ток без необходимости применения традиционных диодов или громоздких компонентов.

«НЛГЭ — это сложное квантовое явление в физике конденсированных сред, при котором напряжение генерируется перпендикулярно приложенному переменному току даже в отсутствие магнитного поля», — сказал профессор Ци.

«Этот эффект позволяет нам преобразовывать переменные сигналы непосредственно в постоянный ток, который необходим для питания электронных устройств. В принципе, это означает, что датчики или микросхемы могут работать без батарей, получая энергию из окружающей среды».

Исследуя высококачественный топологический материал, известный своими необычными электронными свойствами, команда обнаружила, что NLHE остается стабильным вплоть до комнатной температуры.

Было также установлено, что направление и сила генерируемого напряжения зависят от температуры.

При низких температурах преобладали мельчайшие дефекты материала. По мере нагревания материала начинали преобладать естественные колебания кристаллической решетки, что приводило к изменению направления электрического сигнала.

«Как только вы поймете, что происходит внутри материала, вы сможете разработать устройства, которые будут использовать это в своих целях», — сказал профессор Ци.

«Именно тогда квантовые эффекты перестают быть абстрактными и начинают приносить пользу, поддерживая будущие приложения, начиная от автономных датчиков и носимых технологий и заканчивая сверхбыстрыми компонентами для беспроводных сетей следующего поколения».