一個國際科學家團隊展示了量子材料內微小的不完美和振動可以被利用來控制一種名為非線性霍爾效應的驚人量子效應。這一新發現有望為更小型和更高效的能源收集裝置鋪平道路。根據研究人員的說法，這將來可能使得電器設備能夠無需電池，並從周圍環境中汲取能量。
在這項研究中，由昆士蘭科技大學化學與物理學院的齊東辰教授和新加坡南洋理工大學的王小仁教授領導的團隊，旨在探討非線性霍爾效應（NLHE）背後的機制。霍爾效應是一個可觀察的現象，由埃德溫·霍爾於 1879 年發現。當電流流過一塊平坦的金屬或半導體，並且在垂直於該電流的方向上施加磁場時，材料的側面會出現可測量的電壓，即與電流和磁場都垂直。
這一效應在許多日常電子系統中得到應用，例如汽車的速度感應器、智能手機和遊戲手柄的霍爾效應搖桿。與經典霍爾效應不同，NLHE 允許交變電信號轉換為可用的直流電，而不需要傳統的二極管或大型元件。齊教授在一份新聞聲明中指出，NLHE 是一種高級的量子現象，當施加交變電流時，即使在沒有磁場的情況下，也會產生垂直的電壓。
這一效應使我們能夠將交變信號直接轉換為直流電，這是為電子設備供電所需的。原則上，這意味著可以開發無需電池的傳感器或芯片，直接從環境中汲取能量。
在這項研究中，團隊研究了一種具有異常電子特性的高品質拓撲材料。他們發現 NLHE 在室溫下也保持穩定，並且可以通過溫度控制所產生的電壓的方向和強度。在較低的溫度下，材料中的微小不完美影響其行為。然而，在較高的溫度下，晶格的自然振動導致電信號方向改變。
齊教授表示，當了解材料內部發生的情況後，就可以設計出利用這一效應的設備。這時候，量子效應不再是抽象的，而是變得實用，支持未來自供電傳感器、可穿戴技術以及下一代無線網絡的超快速組件等應用。這項研究發表在《牛頓》期刊上。
