Μια νέα μελέτη αποκάλυψε πώς μικροσκοπικές ατέλειες και δονήσεις στο εσωτερικό ενός πολλά υποσχόμενου κβαντικού υλικού θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο ενός ασυνήθιστου κβαντικού φαινομένου.
Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει νέες δυνατότητες για μικρότερες, ταχύτερες και πιο αποδοτικές συσκευές συλλογής ενέργειας. Η διεθνής ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Dongchen Qi από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ (QUT) και τον καθηγητή Xiao Renshaw Wang από το Πανεπιστήμιο Nanyang της Σιγκαπούρης, μελέτησε τον μηχανισμό που διέπει το λεγόμενο μη γραμμικό φαινόμενο Hall (NLHE).
Μετατροπή ενέργειας χωρίς παραδοσιακά εξαρτήματα
Σε αντίθεση με το κλασικό φαινόμενο Hall, αυτή η κβαντική εκδοχή επιτρέπει στα εναλλασσόμενα ηλεκτρικά σήματα, όπως αυτά που βρίσκονται σε ασύρματες ή περιβαλλοντικές πηγές ενέργειας, να μετατρέπονται απευθείας σε χρησιμοποιήσιμο συνεχές ρεύμα.
Η διαδικασία αυτή γίνεται χωρίς την ανάγκη παραδοσιακών διόδων ή ογκωδών εξαρτημάτων. Το NLHE είναι ένα εξελιγμένο κβαντικό φαινόμενο στη φυσική συμπυκνωμένης ύλης όπου δημιουργείται τάση κάθετη σε ένα εφαρμοζόμενο εναλλασσόμενο ρεύμα, ακόμη και απουσία μαγνητικού πεδίου, εξήγησε ο καθηγητής Qi.
Η σημασία της ανακάλυψης για την τεχνολογία
Αυτό το φαινόμενο επιτρέπει τη μετατροπή εναλλασσόμενων σημάτων κατευθείαν σε συνεχές ρεύμα, το οποίο είναι απαραίτητο για την τροφοδοσία ηλεκτρονικών συσκευών. Θεωρητικά, αυτό σημαίνει ότι αισθητήρες ή τσιπ θα μπορούσαν να λειτουργούν χωρίς μπαταρίες, αντλώντας ενέργεια από το περιβάλλον τους.
Η ομάδα μελέτησε ένα τοπολογικό υλικό υψηλής ποιότητας, γνωστό για τις ασυνήθιστες ηλεκτρονικές του ιδιότητες και διαπίστωσε ότι το NLHE παραμένει σταθερό μέχρι τη θερμοκρασία δωματίου.
Έλεγχος μέσω θερμοκρασίας και δονήσεων
Η κατεύθυνση και η ισχύς της παραγόμενης τάσης βρέθηκαν επίσης να ελέγχονται από τη θερμοκρασία. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι μικροσκοπικές ατέλειες στο υλικό κυριαρχούσαν στη συμπεριφορά του. Καθώς το υλικό θερμαινόταν, οι φυσικές δονήσεις του κρυσταλλικού πλέγματος αναλάμβαναν τον έλεγχο, προκαλώντας την αναστροφή της κατεύθυνσης του ηλεκτρικού σήματος.
Μόλις καταλάβεις τι συμβαίνει στο εσωτερικό του υλικού, μπορείς να σχεδιάσεις συσκευές για να το εκμεταλλευτείς, δήλωσε ο καθηγητής Qi. Τότε είναι που τα κβαντικά φαινόμενα παύουν να είναι αφηρημένα και αρχίζουν να γίνονται χρήσιμα – υποστηρίζοντας μελλοντικές εφαρμογές που κυμαίνονται από αυτοτροφοδοτούμενους αισθητήρες και φορετή τεχνολογία μέχρι εξαρτήματα εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας για ασύρματα δίκτυα επόμενης γενιάς.