Квантовый эффект прокладывает путь к электронике без батареек: энергия из ничего

Международная группа ученых обнаружила, что микроскопические дефекты и вибрации в квантовых материалах можно использовать для управления нелинейным эффектом Холла. Это открытие может привести к созданию более эффективных устройств по сбору энергии и, в долгосрочной перспективе, к развитию электроники, работающей без батареек – только за счет энергии окружающей среды.

В отличие от классического эффекта Холла, который был открыт в 1879 году и с тех пор широко используется в датчиках скорости колес автомобилей, смартфонах и игровых контроллерах, нелинейный эффект Холла позволяет преобразовывать переменные электрические сигналы в постоянный ток без использования традиционных диодов и крупных деталей. Таким образом, генерируется напряжение, перпендикулярное приложенному переменному току, даже при отсутствии магнитного поля.

Изучая теллурид висмута — высококачественный топологический материал с необычными электронными свойствами, учёные из Сингапура и других стран обнаружили, что нелинейный эффект Холла остаётся стабильным при температурах, близких к комнатной.

Главным открытием стала возможность контролировать направление и силу генерируемого напряжения с помощью температуры. При низких температурах влияние эффекта контролируется микроскопическими дефектами материала. При повышении температуры собственные колебания кристаллической решетки меняют направление электрического сигнала.

«Как только мы поймем, что происходит внутри материала, можно будет создать устройства, которые смогут воспользоваться этим», — объясняет Ци. – «Тогда квантовые эффекты перестанут быть абстрактными и начнут приносить пользу будущим устройствам, от датчиков с автономным питанием и носимой электроники до сверхбыстрых компонентов для сетей следующего поколения.