Физики научились превращать электромагнитный «шум» в электричество
Международная группа физиков продемонстрировала, как микроскопические дефекты и колебания внутри квантового материала можно использовать для управления нелинейным эффектом Холла. Это явление позволяет напрямую преобразовывать переменный сигнал (например, радиоволны, вибрации или фоновый электромагнитный «шум») в полезный постоянный ток без использования магнитного поля и громоздких электронных компонентов.
В классическом эффекте Холла напряжение возникает только при наличии внешнего магнитного поля. В квантовой версии всё иначе: переменный ток, проходя через материал с особой электронной структурой, сам выпрямляется, создавая постоянное напряжение. По сути, материал работает как сверхминиатюрный выпрямитель, способный питать микроэлектронику от окружающих сигналов.
Руководитель работы профессор Дунчэн Ци поясняет: «Нелинейный эффект Холла позволяет генерировать напряжение перпендикулярно току даже без магнитного поля. Это значит, что мы можем напрямую превращать переменные сигналы в питание для электроники. В перспективе — датчики и микрочипы, работающие без батареек».
Исследователи изучали высококачественный топологический материал и обнаружили, что эффект сохраняется даже при комнатной температуре. Это важно для практического применения, поскольку многие квантовые явления требуют сильного охлаждения. Выяснилось также, что направление и сила возникающего напряжения зависят от температуры: при низких температурах поведение определяют дефекты кристалла, а при нагреве главную роль начинают играть колебания атомов в решётке.
По словам авторов, это открытие даёт инженерам новый инструмент управления квантовыми свойствами материалов. В перспективе такие материалы могут лечь в основу самопитающихся сенсоров, носимой электроники, сверхбыстрых компонентов для беспроводной связи и систем интернета вещей.
Об авторе
