科学家们揭示了一种新的方法来控制一种不寻常的量子现象，这可能在未来帮助为无需电池的电子设备供电。由昆士兰科技大学(QUT)化学与物理学院的齐东辰教授和新加坡南洋理工大学的王小仁教授领导的国际研究团队调查了非线性霍尔效应(NLHE)背后的物理学，这是一种在未来能源收集技术中具有重大潜力的量子现象。与经典霍尔效应不同，NLHE能够将交流电信号直接转换为直流电。这意味着来自无线传输或其他环境源的能量可能被转化为可用电力，而不依赖于传统的二极管或其他笨重的电子元件。齐教授表示：“NLHE是凝聚态物理中的一种复杂量子现象，在没有磁场的情况下，施加交流电流时会在垂直方向上生成电压。这个效应使我们能够将交流信号直接转换为直流电，这正是为电子设备供电所需的。从原则上讲，这意味着传感器或芯片可以在没有电池的情况下工作，从周围环境中获取能量。” 量子材料在室温下显示稳定性能 为了更好地理解这一效应的工作原理，研究人员研究了一种因其不寻常的电子行为而闻名的高质量拓扑材料。实验结果表明，非线性霍尔效应在室温下依然稳定，这是向实验室外实际应用迈出的重要一步。研究小组还发现温度在决定材料产生的电压的强度和方向方面起着关键作用。 缺陷和原子振动如何控制效应 在较低温度下，材料中微小的缺陷对量子效应有最大的影响。随着温度的升高，晶体结构中自然发生的振动变得越来越重要。这种变化导致生成的电信号的方向发生反转，揭示了一种之前未被看到的控制这一现象的机制。齐教授表示：“一旦你理解了材料内部发生的事情，就可以设计出利用这一效应的设备。这时，量子效应不再是抽象的，而是变得有用——支持从自供电传感器和可穿戴技术到下一代无线网络的超高速组件的未来应用。” 这些发现为量子材料的行为提供了新的见解，有助于研究人员开发更小、更快、更节能的技术，从周围环境中收集能量。