L'effetto quantico converte l'energia ambientale direttamente in elettricità
Il meccanismo potrebbe alimentare la prossima generazione di dispositivi senza batterie
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Un nuovo studio ha rivelato come minuscole imperfezioni e vibrazioni all'interno di un promettente materiale quantistico possano essere utilizzate per controllare un insolito effetto quantistico, aprendo nuove possibilità per dispositivi di raccolta dell'energia più piccoli, più veloci e più efficienti.
Professore Dongchen Qi
QUT
Il team internazionale, guidato dal professor Dongchen Qi della QUT School of Chemistry and Physics e dal professor Xiao Renshaw Wang della Nanyang Technological University di Singapore, ha studiato il meccanismo che regola il cosiddetto effetto Hall non lineare (NLHE).
A differenza dell'effetto Hall classico, questa versione quantistica consente di convertire direttamente i segnali elettrici alternati, come quelli presenti nelle fonti di energia wireless o ambientali, in corrente continua utilizzabile senza la necessità di diodi tradizionali o componenti ingombranti.
"L'NLHE è un sofisticato fenomeno quantistico della fisica della materia condensata che genera una tensione perpendicolare a una corrente alternata applicata, anche in assenza di un campo magnetico", ha spiegato il professor Qi.
"Questo effetto ci permette di convertire i segnali alternati direttamente in corrente continua, che è quella necessaria per alimentare i dispositivi elettronici. In linea di principio, ciò significa che sensori o chip potrebbero funzionare senza batterie, attingendo energia dall'ambiente circostante".
Il team ha studiato un materiale topologico di alta qualità noto per le sue insolite proprietà elettroniche e ha scoperto che il NLHE rimane stabile fino a temperatura ambiente.
Anche la direzione e la forza della tensione generata sono state controllate dalla temperatura.
A basse temperature, il comportamento è dominato da piccole imperfezioni del materiale. Quando il materiale si riscalda, le vibrazioni naturali del reticolo cristallino prendono il sopravvento, facendo cambiare direzione al segnale elettrico.
"Una volta compreso ciò che accade all'interno del materiale, è possibile progettare dispositivi che ne traggano vantaggio", ha dichiarato il professor Qi.
"È a questo punto che gli effetti quantistici smettono di essere astratti e iniziano a diventare utili, supportando applicazioni future che vanno dai sensori autoalimentati alla tecnologia indossabile, fino ai componenti ultraveloci per le reti wireless di prossima generazione".
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