Elektronika biez batarejek? Navukoŭcy zrabili krok da pryład, jakija buduć atrymlivać enierhiju z pavietra
Mižnarodnaja hrupa navukoŭcaŭ vyjaviła sposab zdabyvać elektryčnaść niepasredna z navakolnaha asiarodździa, vykarystoŭvajučy asablivaści kvantavaj fiziki. Heta adkryćcio dazvalaje stvarać elektronnyja pryłady, jakim u budučyni mohuć nie spatrebicca tradycyjnyja akumulatary abo batarejki.
Fota: Peter Dazeley / Getty Images
Siońnia amal lubaja elektronnaja pryłada — ad smartfona da razumnaha datčyka — patrabuje krynicy siłkavańnia. Navat kali enierhija pastupaje ad soniečnych batarej abo inšych hienierataraŭ, jaje ŭsio roŭna treba nazapašvać abo pieraŭtvarać u formu, prydatnuju dla pracy elektroniki.
Mienavita tamu fiziki ŭžo niekalki hadoŭ vyvučajuć źjavu, jakaja tearetyčna moža zrabić hety praces značna praściejšym. Jana atrymała nazvu nieliniejny efiekt Choła.
Kab zrazumieć jaho sutnaść, varta zhadać, što bolšaść elektramahnitnych sihnałaŭ vakoł nas isnujuć u vyhladzie pieramiennaha toku. Heta sihnały mabilnaj suviazi, Wi-Fi, radyjopieradač i mnostva inšych vypramieńvańniaŭ, jakija pastajanna prysutničajuć u navakolnaj prastory.
Prablema ŭ tym, što elektronnyja pryłady pracujuć na pastajannym toku. Tamu pamiž krynicaj enierhii i elektronikaj zvyčajna patrebny dadatkovyja kampanienty, jakija buduć pieraŭtvarać adzin typ toku ŭ inšy.
Nieliniejny efiekt Choła cikavy tym, što niekatoryja materyjały mohuć vykonvać takoje pieraŭtvareńnie samastojna. Inšymi słovami, materyjał zdolny niepasredna pieratvarać navakolnyja pieramiennyja sihnały ŭ pastajanny tok, prydatny dla siłkavańnia elektroniki.
Kali navučycca efiektyŭna vykarystoŭvać hety miechanizm, možna budzie stvarać pryłady, jakija pastajanna źbirajuć nievialikija kolkaści enierhii z navakolnaha asiarodździa i nie patrabujuć batarejek.
Adnak dahetul navukoŭcy drenna razumieli, što mienavita adbyvajecca ŭnutry materyjałaŭ, dzie prajaŭlajecca nieliniejny efiekt Choła. Biez takoha razumieńnia ciažka stvarać praktyčnyja technałohii.
Mienavita hetaje pytańnie i vyrašyli daśledčyki z Technałahičnaha ŭniviersiteta Kvinślenda ŭ Aŭstralii i Nańjanskaha technałahičnaha ŭniviersiteta ŭ Sinhapury. Jak paviedamlaje Science Daily, navukoŭcy vyvučyli śpiecyjalny tapałahičny materyjał — kłas rečyvaŭ, jakija ŭ apošnija hady pryciahvajuć vialikuju ŭvahu fizikaŭ dziakujučy svaim niezvyčajnym kvantavym ułaścivaściam.
Rola defiektaŭ i atamaŭ
Daśledavańnie pakazała, što pavodziny efiektu vyznačajucca nie tolki ahulnaj strukturaj materyjału, ale i vielmi drobnymi asablivaściami jaho budovy.
Vyśvietliłasia, što pry nizkich tempieraturach klučavuju rolu adyhryvajuć mikraskapičnyja defiekty. Raniej ich časta razhladali jak niešta niepažadanaje, što pieraškadžaje pracy materyjału. Ale akazałasia, što ŭ hetym vypadku jany naadvarot dapamahajuć farmavać patrebny elektryčny sihnał.
Pry nahravańni atamy ŭ materyjale pačynajuć vahacca macniej. Daśledčyki vyjavili, što hetyja vahańni mohuć istotna ŭpłyvać na pracu kvantavaha efiektu.
Daśledčyki vyjavili, što pamiž hetymi dvuma miechanizmami adbyvajecca svojeasablivaje spabornictva. Pry adnych umovach hałoŭnuju rolu hrajuć defiekty, pry inšych — vahańni atamaŭ. U vyniku moža mianiacca nie tolki siła atrymanaha elektryčnaha sihnału, ale navat jaho kirunak.
Dla nieśpiecyjalista heta moža zdavacca drobiaźziu, ale dla fizikaŭ i inžynieraŭ taki vynik maje vialikaje značeńnie. Jon pakazvaje, što kvantavym efiektam možna kiravać, padbirajučy patrebnyja ŭłaścivaści materyjału i ŭmovy jaho pracy.
Faktyčna havorka idzie pra pierachod ad prostaha nazirańnia cikavaj fizičnaj źjavy da mahčymaści jaje praktyčnaha vykarystańnia.
Nie mienš važna i toje, što nieliniejny efiekt Choła ŭ daśledavanym materyjale zachoŭvajecca pry pakajovaj tempieratury. Heta asabliva kaštoŭny vynik, bo mnohija kvantavyja efiekty prajaŭlajucca tolki ŭ ekstremalnych łabaratornych umovach pry zvyšnizkich tempieraturach.
U hetym vypadku havorka idzie pra efiekt, jaki moža pracavać u zvyčajnych umovach, što robić jaho značna bolš pierśpiektyŭnym dla budučych technałohij.
Atrymanyja vyniki dapamahajuć lepš zrazumieć, jak pavodziać siabie kvantavyja materyjały i jak možna kiravać ich ułaścivaściami. Na dumku aŭtaraŭ daśledavańnia, heta moža dapamahčy ŭ raspracoŭcy bolš kampaktnych, chutkich i enierhaefiektyŭnych technałohij.
Biezumoŭna, da smartfonaŭ, jakija buduć pracavać zusim biez akumulataraŭ, jašče vielmi daloka. Adnak dla małamahutnaj elektroniki — datčykaŭ, pieranosnych pryład dy inšych kampaktnych sistem — technałohii zboru enierhii z navakolnaha asiarodździa mohuć adkryć absalutna novyja mahčymaści.