குவாண்டம் ஹால் விளைவு ஆய்வு பேட்டரி இல்லா மின்னணுவியலை நோக்கி சுட்டுகிறது

நடைமுறை இலக்குகளைக் கொண்ட ஒரு குவாண்டம் விளைவு

Queensland University of Technology மற்றும் Nanyang Technological University தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள், nonlinear Hall effect-ஐ கட்டுப்படுத்துவதற்கான புதிய வழியை அவர்கள் கண்டறிந்துள்ளதாக கூறுகின்றனர். இது alternating electrical signals-ஐ நேரடியாக direct current-ஆக மாற்றக்கூடிய ஒரு குவாண்டம் நிகழ்வு. இந்த ஆய்வு, conventional batteries-க்கு பதிலாக சுற்றுப்புற சிக்னல்களிலிருந்து பயனுள்ள சக்தியைப் பெறக்கூடிய எதிர்கால மின்னணு சாதனங்களின் வாய்ப்பை எழுப்புகிறது.

இந்த முடிவு முக்கியமானது, ஏனெனில் இது condensed-matter physics-இன் ஒரு நுட்பமான பகுதிக்கும், பயன்படக்கூடிய energy-harvesting mechanism-க்கும் இடையிலான இடைவெளியை குறைக்கிறது. கோட்பாட்டில், nonlinear Hall effect sensors அல்லது chips-க்கு wireless transmissions அல்லது பிற சுற்றுச்சூழல் மூலங்களிலிருந்து வரும் alternating energy-ஐ ஏற்று, மின்னணு சாதனங்கள் இயங்கத் தேவையான current-ஆக மாற்ற அனுமதிக்கலாம்.

இதன் பொருள் batteries விரைவில் மறைந்து போகும் என்பதல்ல. ஆனால் conventional diodes அல்லது பெரிய rectifying hardware-ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட பாரம்பரிய அணுகுமுறைகளை விட low-power energy harvesting-க்கு ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு மேலும் சுருக்கமான வழி இருக்கக்கூடும் என்பதைக் குறிக்கிறது.

அணி கண்டறிந்தது என்ன

ஆராய்ச்சியாளர்கள் விசித்திரமான electronic behavior-க்கு பெயர் பெற்ற ஒரு உயர் தரமான topological material-ஐ ஆய்வு செய்தனர். அவர்களின் பரிசோதனைகள் nonlinear Hall effect room temperature-இலும் நிலைத்திருந்ததை காட்டின, இது கடுமையாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட laboratory சூழலைத் தாண்ட வேண்டும் என எதிர்பார்க்கப்படும் எந்த நிகழ்விற்கும் ஒரு முக்கிய எல்லை.

Temperature, உருவாகும் voltage-இன் strength மற்றும் direction இரண்டையும் வலுவாக பாதிக்கிறது என்பதையும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர். இது குறிப்பிடத்தக்கது, ஏனெனில் device behavior வெறும் கண்காணிக்கப்படுவதற்குப் பதிலாக, சீரமைக்கப்படலாம் என்பதைக் காட்டுகிறது. ஆய்வின் படி, சூழ்நிலைகள் மாறும்போது signal direction கூட மாறக்கூடும்.

இந்த tunability-க்கு material-இன் உள்ளே உள்ள defects மற்றும் atomic vibrations என்ற இரண்டு நுண்ணிய காரணிகள் காரணம் என அணி கூறுகிறது. குறைந்த வெப்பநிலையில் crystal structure-இல் உள்ள imperfections அதிக பங்கு வகித்தன. அதிக வெப்பநிலையில் lattice vibrations அதிக செல்வாக்கு கொண்டவையாகின. இவை சேர்ந்து, இந்த விளைவைக் ஒரு நிலையான பண்பாக அல்லாமல் புரிந்துகொள்ளவும், தேவையெனில் engineer செய்யவும் வழி அளிக்கின்றன.

Room-temperature நிலைத்தன்மை ஏன் முக்கியம்

பல நம்பிக்கையூட்டும் quantum effects lab-ஐ விட்டு வெளியே வர முடியாமல் போகின்றன, ஏனெனில் நடைமுறை இயக்க வெப்பநிலையில் அவை பலவீனமாகவோ மறைவதாகவோ ஆகின்றன. ஆகவே room temperature-இல் தொடரும் ஒரு முடிவு, அது இன்னும் ஆரம்ப கட்ட அறிவியலாக இருந்தாலும், ஒரு முக்கிய மைல்கல். இது அந்த நிகழ்வு cryogenic அல்லது மிக நுட்பமாகச் சரிசெய்யப்பட்ட சூழல்களுக்கு இயல்பாகவே கட்டுப்பட்டதல்ல என்பதைக் காட்டுகிறது.

Energy harvesting-க்கு இது மிக முக்கியமானது. Field-இல், infrastructure-இன் உள்ளே அல்லது industrial systems-களில் இயங்க வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு sensor, கடுமையான thermal control-ஐ நம்ப முடியாது. nonlinear Hall effect உண்மையான electronic architecture-இன் ஒரு பகுதியாக மாற வேண்டுமெனில், அது சாதாரண சூழ்நிலைகளில் செயல்பட வேண்டும், மேலும் இந்த ஆய்வு அது சாத்தியமாக இருக்கலாம் என்பதைச் சொல்கிறது.

அதேபோல் முக்கியமானது, இந்த வேலை engineers-க்கு ஒரு demonstration-ஐ விட அதிகமாக அளிக்கிறது. microscopic structure மற்றும் temperature எப்படி output-ஐ வடிவமைக்கிறது என்பதற்கான ஒரு framework-ஐ இது வழங்குகிறது. அந்த அளவிலான control தான் ஒரு ஆர்வத்திற்குரிய விளைவையும், அதன் அடிப்படையில் design செய்யக்கூடிய platform-ஐயும் பிரிக்கிறது.

Condensed matter-இலிருந்து low-power devices வரை

ஆராய்ச்சியாளர்கள் விவரிக்கும் நடைமுறை காட்சி நேர்மையானது: சூழலில் ஏற்கனவே உள்ள சக்தியை சேகரிக்கும் battery-free sensors அல்லது chips. Wireless transmissions மற்றும் பிற ambient alternating signals பரவலாக உள்ளன, ஆனால் அவற்றை சிறிய அளவில் direct current-ஆக திறம்பட மாற்றுவது இன்னும் கடினம். அந்த conversion-ஐ இயல்பாகச் செய்யும் ஒரு material ultra-low-power systems-க்கு ஈர்க்கக்கூடியதாக இருக்கும்.

ஆய்வகத்தில் characterization முதல் commercial electronics வரை இன்னும் நீண்ட பாதை உள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் scalability, efficiency மற்றும் device manufacturing-இன் integration ஆகியவற்றை காட்ட வேண்டும். அவர்கள் சேகரிக்கப்படும் சக்தி நடைமுறை பயன்பாடுகளுக்கு போதுமானது என்பதையும் நிரூபிக்க வேண்டும்.

என்றாலும், இந்த ஆய்வு ஒரு பயனுள்ள முன்னேற்றம். nonlinear Hall effect room temperature-இல் நிலைத்திருக்க முடியும் என்றும், இன்னும் முக்கியமாக, அதன் நடத்தை defects, vibrations மற்றும் temperature மூலம் சீரமைக்க முடியும் என்றும் இது காட்டுகிறது. இது விவாதத்தை abstract possibility-இலிருந்து controllable functionality-க்கு நகர்த்துகிறது, அதுவே உருவாகும் energy technologies முக்கியமாகத் தொடங்கும் இடம்.

இந்தக் கட்டுரை Science Daily-யின் செய்தியறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.