科学家发现一种量子效应，未来或许能让电池成为历史

一个国际研究团队调查了非线性霍尔效应背后的物理机制。该团队由昆士兰科技大学化学与物理学院齐东辰教授和新加坡南洋理工大学 Xiao Renshaw Wang 教授带领。非线性霍尔效应是一种量子现象，在凝聚态物理中具有重要意义，未来有望用于能量收集技术。与经典霍尔效应不同，非线性霍尔效应可以把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来源的能量，未来可能在不依赖传统二极管或其他笨重电子元件的情况下，转化为可用电力。齐东辰教授说，非线性霍尔效应是一种复杂的量子现象：在施加交流电时，即使没有磁场，材料中也会在垂直方向产生电压。这一效应让我们可以把交流信号直接转换成电子设备所需的直流电。从原理上讲，这可能意味着某些传感器或芯片无需电池，而是直接从周围环境中获取能量。为更好地理解这一效应如何工作，研究人员研究了一种高质量拓扑材料，这种材料以异常电子行为著称。实验表明，非线性霍尔效应即使在室温下仍能保持稳定，这是该技术从实验室走向实际应用的重要一步。团队还发现，温度在决定材料产生电压的强度和方向方面起关键作用。在较低温度下，材料内部微小缺陷对该量子效应的影响最大；随着温度升高，晶格中原子自然振动的影响变得更重要。这种变化会导致产生的电信号方向发生反转，揭示出一种此前未被观察到的调控机制。齐东辰教授表示，一旦理解材料内部发生了什么，就可以设计器件来利用这一效应。这会让量子效应不再只是抽象概念，而开始变得实用。相关应用可能包括自供电传感器、可穿戴技术，以及面向下一代无线网络的超快电子元件。这些发现为理解量子材料行为提供了新见解，也有望帮助研究人员开发更小巧、更快速、更节能的技术，从周围环境收集能量。