Квантов ефект проправя път към електроника без батерии: Енергия от „нищото“

Международен екип от учени откри, че микроскопичните дефекти и вибрации в квантовите материали могат да се използват за контролиране на нелинейния ефект на Хол. Това откритие може да доведе до създаването на по-ефективни устройства за събиране на енергия, а в дългосрочен план – до разработването на електроника, която работи без батерии – само от енергията на околната среда.

За разлика от класическия ефект на Хол, който е открит през 1879 г. и оттогава се използва широко в сензорите за скоростта на колелата на автомобилите, смартфоните и контролерите за игри, нелинейният ефект на Хол позволява променливите електрически сигнали да бъдат преобразувани в постоянен ток без използването на традиционните диоди и големи части. Така се генерира напрежение, перпендикулярно на приложения променлив ток, дори при липса на магнитно поле.

Изследвайки бисмутов телурид, висококачествен топологичен материал с необичайни електронни свойства, учени от Сингапур и други страни са установили, че нелинейният ефект на Хол остава стабилен при температури, близки до стайната.

Основното откритие е възможността да се контролира посоката и силата на генерираното напрежение с температурата. При ниски температури влиянието на ефекта се контролира от микроскопичните дефекти в материала. С повишаването на температурата естествените колебания в кристалната решетка променят посоката на електрическия сигнал.

„След като се разбере какво се случва вътре в материала, могат да се създадат устройства, които да се възползват от това“, обяснява Ци. – „Тогава квантовите ефекти престават да бъдат абстрактни и започват да носят полза на бъдещите устройства – от самозахранващи се сензори и носима електроника до свръхбързи компоненти за мрежи от следващо поколение.