Физики обнаружили новый квантовый эффект, который в перспективе позволит микрочипам и датчикам интернета вещей работать без батарей, преобразуя электрические сигналы в полезный ток прямо из окружающей среды.
Международная группа физиков совершила открытие, способное в корне изменить архитектуру питания современных гаджетов. В ходе экспериментов с современными полупроводниками ученым удалось зафиксировать стабильную работу так называемого нелинейного эффекта Холла (Nonlinear Hall Effect, NLHE) — квантового процесса, который позволяет преобразовывать электрические сигналы в постоянный ток, пригодный для питания микроэлектроники, без использования громоздких компонентов.
Классический эффект Холла, открытый еще в XIX веке, порождает напряжение поперек проводника, перпендикулярное направлению тока. NLHE представляет собой его новую разновидность, которая возникает, когда два перпендикулярных тока создают напряжение, и в отличие от классического проявляет уникальное свойство — «симметрию обращения времени». На практике это означает, что эффект обеспечивает сверхбыстрый и эффективный метод преобразования токов, сохраняя стабильность при комнатной температуре.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Newton, намеренно предостерегают от завышенных ожиданий. Одна из ведущих исследователей проекта Сюэянь Ван подчеркивает: заменить батареи в смартфонах или электросеть технология пока не способна. Речь идет о создании нового класса распределенной самопитающейся электроники для «интернета вещей». Эффект наиболее эффективен при работе с материалами толщиной всего в один атом, что делает его идеальным кандидатом для питания автономных датчиков, детекторов напряжения и устройств для нерегулярного зондирования.
Главная инженерная задача, которую предстоит решить ученым, — снизить рассеяние эффекта и создать более совершенные материалы, позволяющие устройствам стабильно работать вне лабораторных условий. Однако само открытие воодушевляет: физика все лучше понимает, как вещество ведет себя на квантовом уровне, что в итоге поможет человечеству экономить энергию столь необходимыми темпами.
