Revoluční objev: Zařízení bez baterií čerpající energii z okolí?

Vědci objevili způsob, jak využít drobné nedokonalosti a vibrace v kvantovém materiálu k ovládání kvantového jevu. Tento průlom by mohl vést k energeticky účinnějším zařízením, která nepotřebují baterie a získávají energii z okolí.

Mezinárodní tým vědců pod vedením profesora Dongchena Qiho z QUT a profesora Xiao Renshawa Wanga z Nanyang Technological University v Singapuru objevil způsob, jak ovládat nelineární Hallův jev (NLHE) prostřednictvím drobných nedokonalostí a vibrací v kvantovém materiálu. Tento průlom v oblasti fyziky kondenzovaných látek umožňuje přeměnu střídavých elektrických signálů přímo na využitelný stejnosměrný proud, a to bez nutnosti použití tradičních diod, rozměrných součástek nebo vnějšího magnetického pole.

Klasický Hallův jev, který v roce 1879 objevil Edwin Hall, se běžně využívá v senzorech pro automobily, chytré telefony nebo herní ovladače. Funguje tak, že při průtoku proudu plochým materiálem v kolmém magnetickém poli vzniká měřitelné napětí. Nelineární Hallův jev se však od tohoto tradičního principu liší tím, že generuje napětí kolmo k aplikovanému střídavému proudu i bez přítomnosti magnetického pole. Právě tato vlastnost je klíčová pro efektivní napájení elektronických čipů a senzorů přímo z jejich okolí.

Během výzkumu vysoce kvalitního topologického materiálu s neobvyklými elektronickými vlastnostmi vědci zjistili, že nelineární Hallův jev zůstává stabilní i při pokojové teplotě. Tým dále prokázal, že směr a sílu generovaného napětí lze ovlivňovat pomocí změn teploty. Zatímco při nižších teplotách určovaly chování materiálu jeho drobné nedokonalosti, při vyšších teplotách způsobovaly změnu směru elektrického signálu přirozené vibrace krystalové mřížky.

Pochopení těchto procesů uvnitř materiálu otevírá cestu k návrhu nové generace zařízení pro získávání energie z okolního prostředí. V budoucnu by tento objev mohl umožnit vznik elektroniky fungující zcela bez baterií, což zahrnuje například soběstačné senzory, nositelnou technologii nebo ultra-rychlé komponenty pro bezdrátové sítě příští generace. Výsledky této studie byly publikovány v odborném časopise Newton.