Oamenii de știință au descoperit o nouă modalitate de a controla un efect cuantic neobișnuit, care ar putea transforma semnalele Wi-Fi sau undele radio direct în energie, deschizând drumul către dispozitive fără baterii. Această inovație promite să elimine dependența micro-cipurilor și senzorilor inteligenți de sursele convenționale de curent, reducând masiv poluarea și deșeurile electronice.
Ce este efectul Hall neliniar (NLHE) și cum înlocuiește bateriile?
O echipă internațională de cercetare, condusă de profesorul Dongchen Qi, de la Facultatea de Chimie și Fizică a Universității de Tehnologie din Queensland, SUA, și de profesorul Xiao Renshaw Wang, de la Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore, a investigat fizica din spatele efectului Hall neliniar (NLHE), un fenomen cuantic cu potențial semnificativ pentru viitoarele tehnologii de captare a energiei.
Spre deosebire de efectul Hall clasic, NLHE poate converti semnalele electrice alternative direct în curent continuu. Aceasta înseamnă că energia provenită din transmisiile fără fir sau din alte surse din mediul înconjurător ar putea fi transformată în electricitate utilizabilă fără a se baza pe diode convenționale sau pe alte componente electronice voluminoase.
Majoritatea electronicelor moderne au nevoie de curent continuu (DC) pentru a funcționa, însă energia invizibilă din jurul nostru — precum semnalele electromagnetice ambientale — se manifestă ca un curent alternativ (AC). Efectul Hall neliniar (NLHE) acționează ca un convertor direct, eliminând necesitatea diodelor voluminoase.
„NLHE este un fenomen cuantic sofisticat din fizica materiei condensate, în care se generează o tensiune perpendiculară pe un curent alternativ aplicat, chiar și în absența unui câmp magnetic. Acest efect ne permite să convertim semnalele alternative direct în curent continuu, ceea ce este necesar pentru alimentarea dispozitivelor electronice. În principiu, aceasta înseamnă senzori sau cipuri care ar putea funcționa fără baterii, extragând energie din mediul înconjurător.”, a spus profesorul Qi, citat de publicația Science Daily.
Un material cuantic care funcționează la temperatura camerei
Pentru a înțelege mai bine cum funcționează efectul, cercetătorii au examinat un material topologic de înaltă calitate, cunoscut pentru comportamentul său electronic neobișnuit.
Experimentele lor au arătat că efectul Hall neliniar rămâne stabil chiar și la temperatura camerei — un pas important către aplicații practice în afara laboratorului.
Echipa a descoperit, de asemenea, că temperatura joacă un rol-cheie în determinarea atât a intensității, cât și a direcției tensiunii electrice produse de material.
Cum controlează vibrațiile atomice curentul electric
La temperaturi mai scăzute, imperfecțiunile minuscule din interiorul materialului au avut cea mai mare influență asupra efectului cuantic. Pe măsură ce temperaturile au crescut, vibrațiile naturale din structura cristalină au devenit mai importante.
Această schimbare a determinat inversarea direcției semnalului electric generat, dezvăluind un mecanism de control al fenomenului nemaiîntâlnit până acum.
„Odată ce înțelegi ce se întâmplă în interiorul materialului, poți proiecta dispozitive care să profite de acest lucru. Atunci efectele cuantice încetează să mai fie abstracte și încep să devină utile – susținând aplicații viitoare care variază de la senzori cu alimentare autonomă și tehnologie purtabilă până la componente ultra-rapide pentru rețelele wireless de generație următoare.”, a spus profesorul Qi.
Descoperirile oferă o nouă perspectivă asupra modului în care se comportă materialele cuantice și i-ar putea ajuta pe cercetători să dezvolte tehnologii mai mici, mai rapide și mai eficiente din punct de vedere energetic, capabile să capteze energia din mediul înconjurător.
Până când aceste dispozitive fără baterii vor ajunge pe piața de consum, succesul echipei de la QUT demonstrează că fizica cuantică nu mai este doar un domeniu teoretic, ci o soluție directă pentru o tehnologie viitoare eficientă și sustenabilă.
Studiul a fost publicat în jurnalul științific Cell.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Un izotop care nu există natural pe Pământ și valorează 25,6 milioane de dolari gramul tocmai a devenit mai ușor de produs
Perlele arată a pietre prețioase, dar sunt produsul unor moluște iritate. Cum se formeaz perlele de fapt
Cercetătorii au monitorizat 12 oameni în Antarctica timp de 10 luni — ceea ce s-a întâmplat ar putea influența viitoarele misiuni pe Marte
Aproape jumătate din cazurile de demență ar putea fi legate de factori de risc ce pot fi controlați
