Los científicos han descubierto una nueva forma de controlar un fenómeno cuántico inusual que algún día podría ayudar a alimentar dispositivos electrónicos sin baterías.
Un equipo de investigación internacional dirigido por el profesor Dongchen Qi de la Facultad de Química y Física de la Universidad Tecnológica de Queensland (QUT) y el profesor Xiao Renshou Wang de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur ha investigado la física detrás del efecto Hall no lineal (NLHE), un fenómeno cuántico que tiene potencial para generar energía potencial en el futuro.
A diferencia del efecto Hall clásico, NLHE puede convertir señales eléctricas alternas en corrientes continuas. Esto significa que la energía procedente de la transmisión inalámbrica u otras fuentes ambientales se puede convertir en electricidad utilizable sin depender de diodos convencionales u otros componentes electrónicos voluminosos.
“NLHE es un fenómeno cuántico sofisticado en la física de la materia condensada donde se genera un voltaje perpendicular a una corriente alterna aplicada, incluso en ausencia de un campo magnético”, dijo el profesor Qi.
“Este efecto nos permite convertir señales alternas en corriente continua, necesaria para alimentar los dispositivos electrónicos. En principio, se trata de sensores o chips que pueden funcionar sin pilas y extraer energía del entorno”.
El material cuántico muestra un rendimiento estable a temperatura ambiente
Para comprender mejor cómo funciona este efecto, los investigadores examinaron un material topológico de alta calidad conocido por su comportamiento electrónico inusual.
Sus experimentos demostraron que el efecto Hall no lineal es estable incluso a temperatura ambiente, lo que es un paso importante hacia aplicaciones prácticas fuera del laboratorio.
El equipo descubrió que la temperatura juega un papel importante a la hora de determinar tanto la fuerza como la dirección del voltaje eléctrico producido por el material.
Cómo controlar los defectos y los efectos de las vibraciones nucleares.
A bajas temperaturas, las pequeñas imperfecciones del material tienen el mayor impacto en los efectos cuánticos. Las vibraciones que ocurren naturalmente en la estructura cristalina se vuelven más importantes a medida que aumenta la temperatura.
Este cambio invierte la dirección de la señal eléctrica generada, revelando un mecanismo nunca antes visto para controlar el fenómeno.
“Una vez que se comprende lo que sucede dentro del material, se pueden diseñar dispositivos para aprovecharlo”, afirma el profesor Qi.
“Ahí es cuando los efectos cuánticos dejan de ser abstractos y empiezan a ser útiles, apoyando aplicaciones futuras, desde sensores autoalimentados y tecnología portátil hasta materiales ultrarrápidos para redes inalámbricas de próxima generación”.
Los resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo se comportan los materiales cuánticos y podrían ayudar a los investigadores a desarrollar tecnologías más pequeñas, más rápidas y más eficientes energéticamente que recopilen energía de su entorno.
