科學家發現了一種控制不尋常量子現象的新方法，有朝一日可以幫助無需電池的電子設備供電。
由昆士蘭科技大學 (QUT) 化學與物理學院的 Dongchen Qi 和新加坡南洋理工大學的 Shaw Renshaw Wang 教授領導的國際研究小組研究了非線性霍爾效應 (NLHE) 背後的物理原理，這是一種在未來能量收集技術方面具有巨大潛力的量子現象。
與經典霍爾效應不同，NLHE 可以直接將交流電訊號轉換為直流電。這意味著來自無線傳輸或其他環境來源的能量可以轉換為可用電力，而無需依賴傳統的二極體或其他大型電子元件。
「NLHE 是凝聚態物理中一種複雜的量子現象，即使在沒有磁場的情況下，也會產生垂直於所施加的交流電的電壓，」齊教授說。
「這種效應使我們能夠直接將交流訊號轉換為直流電，這是電子設備所需的電力。原則上，這意味著感測器或晶片可以在沒有電池的情況下工作，從環境中獲取能量。”
量子材料在室溫下表現出穩定的性能
為了更好地了解這種效應是如何發揮作用的，研究人員研究了一種以其不尋常的電子行為而聞名的高品質拓撲材料。
他們的實驗表明，非線性霍爾效應即使在室溫下也保持穩定，這是實驗室外實際應用的重要一步。
研究團隊還發現，溫度在確定材料產生的電壓的強度和方向方面起著關鍵作用。
缺陷和原子振動如何控制效應
在較低溫度下，材料內的小缺陷對量子效應的影響最大。隨著溫度升高，晶體結構中自然發生的振動變得更加重要。
這種變化導致所產生的電訊號的方向發生逆轉，揭示了一種以前未見過的控制這種現象的機制。
「一旦你了解了材料內部發生的情況，你就可以設計設備來利用它，」齊教授說。
「然後量子效應不再是抽象的，而是開始變得有用，支持未來的應用，從自供電感測器和可穿戴技術到下一代無線網路的超快速組件。”
這些發現為量子材料的行為提供了新的見解，可以幫助研究人員開發更小、更快、更節能的技術，從環境中獲得能量。
