Elektronika be baterijų? Žengtas žingsnis link prietaisų, kurie energiją sems... iš oro ()
Tarptautinė mokslininkų komanda atrado būdą, kaip, pasitelkiant kvantinę fiziką, tiesiogiai išgauti elektrą iš aplinkos. Šis atradimas gali padėti sukurti elektroninius prietaisus, kuriems ateityje gali nereikėti tradicinių baterijų ar akumuliatorių.
© https://picryl.com/media/batteries-cells-battery-science-technology-9ac753
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Šiandien beveik kiekvienam elektroniniam prietaisui reikalingas maitinimo šaltinis. Net kai energija gaunama iš saulės baterijų ar kitų generatorių, ją vis tiek reikia kaupti arba paversti tinkama forma, kad elektronika galėtų veikti.
Štai kodėl fizikai jau keletą metų tyrinėja reiškinį, kuris teoriškai galėtų gerokai supaprastinti šį procesą. Jis vadinamas netiesiniu Holo efektu.
Norint suprasti jo esmę, verta paminėti, kad dauguma mus supančių elektromagnetinių signalų egzistuoja kintamosios srovės pavidalu. Tai mobiliųjų telefonų signalai, Wi-Fi, radijo transliacijos ir daugelis kitų spinduliuotės šaltinių, kurie nuolat yra aplinkinėje erdvėje.
Problema ta, kad elektroniniai prietaisai veikia nuolatine srove. Todėl tarp maitinimo šaltinio ir elektronikos paprastai reikalingi papildomi komponentai, kad vienos rūšies srovė būtų paversta kita.
Netiesinis Holo efektas yra įdomus tuo, kad kai kurios medžiagos gali atlikti šią konversiją pačios. Kitaip tariant, medžiaga gali tiesiogiai konvertuoti aplinkos kintamuosius signalus į nuolatinę srovę, tinkamą elektronikos maitinimui.
|
Jei išmoksime efektyviai naudoti šį mechanizmą, bus galima sukurti įrenginius, kurie nuolat sunaudos nedidelį kiekį energijos iš aplinkos ir kuriems nereikės baterijų.
Tačiau iki šiol mokslininkai menkai suprato, kas tiksliai vyksta medžiagų viduje, kur pasireiškia netiesinis Holo efektas. Neturint tokio supratimo, sunku kurti praktines technologijas.
Būtent šį klausimą nagrinėjo Kvinslando technologijos universiteto Australijoje ir Nanyang technologijos universiteto Singapūre mokslininkai.
Kaip praneša „Science Daily“, mokslininkai tyrė specialų topologinės medžiagos tipą – medžiagų klasę, kuri pastaraisiais metais sulaukė didelio fizikų dėmesio dėl savo neįprastų kvantinių savybių.
Tyrimas parodė , kad efekto elgseną lemia ne tik bendra medžiagos struktūra, bet ir labai mažos jos struktūros ypatybės.
Paaiškėjo, kad žemoje temperatūroje mikroskopiniai defektai vaidina pagrindinį vaidmenį. Anksčiau jie dažnai buvo laikomi kažkuo nepageidaujamu, trukdančiu medžiagos darbui. Tačiau paaiškėjo, kad šiuo atveju, priešingai, jie padeda suformuoti norimą elektrinį signalą.
Kaitinant medžiagos atomai pradeda stipriau vibruoti. Tyrėjai nustatė, kad šios vibracijos gali reikšmingai paveikti kvantinių efektų veikimą.
Tyrėjai nustatė, kad tarp šių dviejų mechanizmų egzistuoja savotiška konkurencija. Vienomis sąlygomis pagrindinį vaidmenį atlieka defektai, kitomis – atominės vibracijos. Dėl to gali pasikeisti ne tik priimamo elektrinio signalo stiprumas, bet ir jo kryptis.
Paprastam žmogui tai gali atrodyti kaip nereikšmingas dalykas, tačiau fizikams ir inžinieriams šis rezultatas yra labai svarbus. Jis rodo, kad kvantinius efektus galima valdyti parinkus tinkamas medžiagos savybes ir jos veikimo sąlygas.
Iš tiesų kalbama apie perėjimą nuo paprasto įdomaus fizinio reiškinio stebėjimo prie jo praktinio panaudojimo galimybės.
Ne mažiau svarbu tai, kad netiesinis Holo efektas tiriamoje medžiagoje išlieka kambario temperatūroje. Tai ypač vertingas rezultatas, nes daugelis kvantinių efektų pasireiškia tik ekstremaliomis laboratorinėmis sąlygomis itin žemoje temperatūroje.
Šiuo atveju kalbame apie efektą, kuris gali veikti normaliomis sąlygomis, todėl jis yra daug perspektyvesnis ateities technologijoms.
Rezultatai leidžia geriau suprasti, kaip elgiasi kvantinės medžiagos ir kaip galima kontroliuoti jų savybes, o tai, tyrimo autorių nuomone, galėtų paskatinti kurti kompaktiškesnes, greitesnes ir energiją taupančias technologijas.
Žinoma, iki išmaniųjų telefonų, kurie veiks visiškai be baterijų, dar toli gražu nebėra. Tačiau mažai energijos naudojantiems elektronikos prietaisams – jutikliams, nešiojamiesiems įrenginiams ir kitoms kompaktiškoms sistemoms – technologijos, kurios energiją kaupia iš aplinkos, galėtų atverti visiškai naujas galimybes.
.jpg)
