El efecto cuántico convierte la energía ambiental directamente en electricidad
El mecanismo podría impulsar la próxima generación de dispositivos sin pilas
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Un nuevo estudio ha revelado cómo las diminutas imperfecciones y vibraciones del interior de un prometedor material cuántico podrían utilizarse para controlar un efecto cuántico inusual, abriendo nuevas posibilidades para dispositivos de captación de energía más pequeños, rápidos y eficientes.
Profesor Dongchen Qi
QUT
El equipo internacional, dirigido por el profesor Dongchen Qi, de la Facultad de Química y Física de la QUT, y el profesor Xiao Renshaw Wang, de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur, estudió el mecanismo que rige el llamado efecto Hall no lineal (NLHE).
A diferencia del efecto Hall clásico, esta versión cuántica permite convertir directamente señales eléctricas alternas, como las que se encuentran en fuentes de energía inalámbricas o ambientales, en corriente continua utilizable sin necesidad de diodos tradicionales ni componentes voluminosos.
"La NLHE es un sofisticado fenómeno cuántico de la física de la materia condensada que genera una tensión perpendicular a una corriente alterna aplicada, incluso en ausencia de campo magnético", explica el profesor Qi.
"Este efecto permite convertir señales alternas directamente en corriente continua, que es lo que se necesita para alimentar dispositivos electrónicos. En principio, significa sensores o chips que podrían funcionar sin baterías, extrayendo energía de su entorno".
El equipo estudió un material topológico de alta calidad conocido por sus inusuales propiedades electrónicas y descubrió que el NLHE permanece estable hasta temperatura ambiente.
También se descubrió que la dirección y la intensidad del voltaje generado dependen de la temperatura.
A bajas temperaturas, las pequeñas imperfecciones del material dominaban el comportamiento. A medida que el material se calentaba, las vibraciones naturales de la red cristalina tomaban el control y hacían que la señal eléctrica cambiara de dirección.
"Una vez que se entiende lo que ocurre en el interior del material, se pueden diseñar dispositivos que lo aprovechen", explica Qi.
"Es entonces cuando los efectos cuánticos dejan de ser abstractos y empiezan a ser útiles, dando soporte a futuras aplicaciones que van desde sensores autoalimentados y tecnología vestible hasta componentes ultrarrápidos para redes inalámbricas de nueva generación".
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