DigitalArtSpace

Международная группа физиков продемонстрировала, что микроскопические дефекты и колебания, присутствующие в квантовом материале, позволяют контролировать уникальный эффект, который способен непосредственно преобразовывать переменный ток в постоянный. Это открывает возможности для разработки компактных и экономичных устройств, не требующих использования обычных источников энергии.

Исследователи изучили принцип действия нелинейного эффекта Холла — квантового явления, открывающего возможность получения постоянного напряжения без использования магнитных полей и сложных электронных схем.

В обычном эффекте Холла для возникновения напряжения необходимо магнитное поле. Однако в квантовой версии ситуация отличается: переменный электрический ток, генерируемый, к примеру, радиосигналами, вибрациями или фоновым электромагнитным излучением, способен напрямую преобразовываться в постоянный ток. Фактически, такой материал действует как ультрамаленький выпрямитель.

«Благодаря нелинейному эффекту Холла возможно создание напряжения, направленного перпендикулярно току, даже при отсутствии магнитного поля, — поясняет руководитель исследования, профессор Дунчэн Ци. — Это открывает возможность прямого преобразования переменных сигналов в питание для электронных устройств. В будущем это может привести к появлению датчиков и микрочипов, не требующих батарей».

Ученые исследовали перспективный топологический материал, обладающий уникальной электронной структурой, и выяснили, что этот эффект наблюдается даже при комнатной температуре. Это представляет значительную ценность для практического использования, поскольку многие квантовые процессы требуют сильного охлаждения, в то время как в данном случае дополнительное охлаждение не необходимо.

Установлено, что температура оказывает влияние на направление и величину возникающего напряжения. При низких температурах на характеристики сигнала воздействуют незначительные дефекты в кристаллической структуре. С повышением температуры определяющим фактором становятся естественные колебания атомов в кристаллической решётке, что может привести к изменению направления тока.

Авторы утверждают, что такое сочетание дефектов и вибраций предоставляет инженерам новый способ воздействия на квантовые свойства. «Понимание процессов, происходящих внутри материала, позволяет разрабатывать устройства, адаптированные к конкретным потребностям. Тогда квантовая физика перестаёт быть теоретической и обретает практическую ценность», — говорит Ци.

В будущем эти материалы способны послужить основой для создания самодостаточных сенсоров, носимых электронных устройств, высокоскоростных элементов для беспроводной связи и систем, связанных с интернетом вещей.

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.