Ера акумуляторів може скоро закінчитись — вчені

Нещодавно відкритий квантовий ефект може дозволити електроніці працювати без батарей. Дослідники визначили, що деякі внутрішні дефекти та коливання в матеріалах можна використати для забезпечення постійного струму

Фото: freepik.com

Нове дослідження показало, що крихітні дефекти та внутрішні вібрації у квантовому матеріалі можна використати для контролю незвичного електричного ефекту. Це відкриває шлях до створення менших, швидших і ефективніших технологій збору енергії.

Міжнародна команда під керівництвом професора Дунчена Ці з Школи хімії та фізики QUT та професора Сяо Реншо Вана з Наньянського технологічного університету в Сінгапурі досліджувала механізм нелінійного ефекту Холла (NLHE).

На відміну від класичного ефекту Холла, це квантове явище дозволяє перетворювати змінні електричні сигнали — наприклад, із бездротових або навколишніх джерел — безпосередньо на постійний струм без використання діодів чи громіздких компонентів.

«NLHE — це складне квантове явище у фізиці конденсованого стану, коли напруга виникає перпендикулярно до прикладеного змінного струму навіть без магнітного поля, — пояснив професор Ці. — Цей ефект дозволяє перетворювати змінні сигнали на постійний струм, необхідний для живлення електронних пристроїв. У теорії це означає сенсори або чипи, які можуть працювати без батарей, отримуючи енергію з навколишнього середовища».

Читайте також: Український вчений розповів, що зможе рости на Марсі

Матеріали та температурна поведінка

Дослідники вивчили високоякісний топологічний матеріал із незвичною електронною поведінкою та з’ясували, що NLHE залишається стабільним за кімнатної температури.

Також вони встановили, що і напрямок, і сила напруги залежать від температури.

За низьких температур ключову роль відіграють мікроскопічні дефекти матеріалу. Коли температура зростає, домінують коливання кристалічної ґратки — і це змінює напрямок електричного сигналу.

«Коли ви розумієте, що відбувається всередині матеріалу, можна створювати пристрої, які використовують ці властивості, — зазначив професор Ці. — Саме тоді квантові ефекти перестають бути абстрактними і стають практичними — відкриваючи шлях до застосувань від автономних сенсорів і носимих технологій до надшвидких компонентів для бездротових мереж нового покоління».

Нагадаємо, що науковці б’ють на сполох: кліматична система Землі наближається до критичних меж, а навантаження на природні процеси стрімко зростає. Підвищення рівня CO₂, швидке скорочення льодових мас та інші зміни дедалі сильніше впливають на екосистеми, океани й умови життя людей у різних частинах світу.

Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:

Учені вигадали як зробити Марс придатним для життя всього за 15 років

Учені виявили на Марсі гігантську піраміду

Земля на межі виснаження: учені прогнозують демографічний вибух

За матеріалами scitechdaily.com.