Об этом сообщает KURAZH
Мировые ученые сделали прорыв в создании самодостаточных электронных устройств, которые не требуют традиционных батарей или подзарядки. Международная команда физиков доказала, что квантовые материалы могут преобразовывать окружающие электромагнитные сигналы и вибрации в постоянный электрический ток, используя уникальные свойства нелинейного эффекта Холла. Благодаря этому открытию появляется возможность создавать миниатюрные выпрямители, способные обеспечивать питание современной электроники без необходимости использования розеток или сменных источников энергии.
Без магнитов и сложных схем: новые возможности квантовой физики
Традиционно для проявления эффекта Холла нужны мощные магниты, которые влияют на движение электронов в материале и создают разницу потенциалов. Однако команда под руководством профессора Дунчена Ци продемонстрировала, что топологические квантовые материалы позволяют генерировать напряжение перпендикулярно току даже без применения магнитного поля. Это означает, что вместо сложных схем и внешних воздействий теперь достаточно использовать природные колебания, которые всегда присутствуют в окружающей среде.
Нелинейный эффект Холла позволяет генерировать напряжение перпендикулярно току даже без магнитного поля. Это означает, что мы можем напрямую преобразовывать переменные сигналы в питание для электроники. В перспективе — датчики и микрочипы, которые работают без батареек.
Дефекты кристаллов как движущая сила научного прогресса
Одной из самых интересных особенностей новой технологии стало то, что на ток в квантовых материалах влияют даже микроскопические дефекты в кристаллической решетке. При низких температурах именно эти «ошибки» определяют направление и силу тока, а при нагревании до комнатной температуры ключевую роль начинают играть колебания атомов, то есть фононы. Это важно, так как большинство квантовых эффектов исчезают вне лаборатории, но механизм, открытый исследователями, стабильно работает в обычных условиях. За счет комбинирования дефектов и вибраций можно разрабатывать устройства для конкретных нужд, манипулируя структурой материала на нанометровом уровне.
От автономных датчиков до медицинских имплантов: возможности технологии
Перспективы практического применения открытия чрезвычайно широки. Технология позволяет создавать автономные системы интернета вещей (IoT), миниатюрные датчики, медицинские импланты и носимую электронику, которые получают питание непосредственно из окружающей среды — благодаря движениям тела или фоновому излучению. Это приближает человечество к концепции устройств «установил и забыл», которые будут работать без подзарядки на протяжении всего срока службы. Параллельно с этим химическая индустрия также делает шаги вперед, такие как создание аккумуляторов с рекордной плотностью — 700 Вт·ч/кг, что может радикально изменить транспортный сектор. Однако именно квантовые микрочипы уже готовы произвести революцию в области малой электроники.
