Cientistas descobriram uma nova maneira de controlar um fenômeno quântico incomum que poderá um dia ajudar a alimentar dispositivos eletrônicos sem baterias.
Uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo professor Dongchen Qi da Escola de Química e Física da Universidade de Tecnologia de Queensland (QUT) e pelo professor Xiao Renshaw Wang da Universidade Tecnológica de Nanyang em Cingapura investigou a física por trás do efeito Hall não linear (NLHE), um fenômeno quântico com potencial significativo para futuras tecnologias de coleta de energia.
Ao contrário do efeito Hall clássico, o NLHE pode converter diretamente sinais de corrente alternada em corrente contínua. Isto significa que a energia proveniente de transmissões sem fios ou de outras fontes ambientais poderia ser potencialmente convertida em eletricidade utilizável sem depender de díodos tradicionais ou de outros componentes eletrónicos volumosos.
“NLHE é um fenômeno quântico complexo na física da matéria condensada que produz uma tensão perpendicular à corrente alternada aplicada, mesmo na ausência de um campo magnético”, disse o professor Qi.
“Esse efeito nos permite converter sinais CA diretamente em CC, que é a energia exigida pelos dispositivos eletrônicos. Em princípio, isso significa que o sensor ou chip pode operar sem bateria, captando energia do meio ambiente.”
O material quântico exibe propriedades estáveis à temperatura ambiente
Para entender melhor como funciona esse efeito, os pesquisadores examinaram um material topológico de alta qualidade conhecido por seu comportamento eletrônico incomum.
Seus experimentos mostraram que o efeito Hall não linear permanece estável mesmo à temperatura ambiente, um passo importante em direção a aplicações práticas fora do laboratório.
A equipe de pesquisa também descobriu que a temperatura desempenha um papel fundamental na determinação da força e da direção da tensão gerada pelo material.
Como defeitos e vibrações atômicas controlam os efeitos
Em temperaturas mais baixas, pequenos defeitos no material têm maior impacto nos efeitos quânticos. À medida que as temperaturas aumentam, as vibrações que ocorrem naturalmente nas estruturas cristalinas tornam-se mais importantes.
Essa mudança causou uma inversão na direção dos sinais elétricos produzidos, revelando um mecanismo até então inédito que controlava esse fenômeno.
“Depois de entender o que está acontecendo dentro do material, você pode projetar dispositivos para tirar vantagem disso”, disse o professor Qi.
“É aí que os efeitos quânticos deixam de ser abstratos e começam a se tornar úteis – apoiando aplicações futuras que vão desde sensores autoalimentados e tecnologia vestível até componentes ultrarrápidos para redes sem fio de próxima geração.”
As descobertas fornecem novos insights sobre o comportamento dos materiais quânticos e podem ajudar os pesquisadores a desenvolver tecnologias menores, mais rápidas e mais eficientes em termos energéticos para coletar energia do ambiente.
