Para ilmuwan telah menemukan cara baru untuk mengendalikan fenomena kuantum yang tidak biasa yang suatu hari nanti dapat membantu memberi daya pada perangkat elektronik tanpa baterai.
Sebuah tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Profesor Dongchen Qi dari Fakultas Kimia dan Fisika di Universitas Teknologi Queensland (QUT) dan Profesor Xiao Renshaw Wang dari Universitas Teknologi Nanyang di Singapura telah menyelidiki fisika di balik efek Hall nonlinier (NLHE), sebuah fenomena kuantum dengan potensi signifikan untuk teknologi pemanenan energi di masa depan.
Berbeda dengan efek Hall klasik, NLHE dapat mengubah sinyal listrik bolak-balik secara langsung menjadi arus searah. Artinya energi dari transmisi nirkabel atau sumber sekitar lainnya berpotensi diubah menjadi listrik yang dapat digunakan tanpa bergantung pada dioda konvensional atau komponen elektronik besar lainnya.
“NLHE adalah fenomena kuantum canggih dalam fisika benda terkondensasi di mana tegangan dihasilkan tegak lurus terhadap arus bolak-balik yang diterapkan, bahkan tanpa adanya medan magnet,” kata Profesor Qi.
“Efek ini memungkinkan kita untuk secara langsung mengubah sinyal bolak-balik menjadi arus searah, yang diperlukan untuk memberi daya pada perangkat elektronik. Pada prinsipnya, ini berarti sensor atau chip yang dapat beroperasi tanpa baterai, dan mengambil energi dari lingkungannya.”
Material kuantum menunjukkan kinerja yang stabil pada suhu kamar
Untuk lebih memahami cara kerja efek ini, para peneliti memeriksa material topologi berkualitas tinggi yang dikenal karena perilaku elektroniknya yang tidak biasa.
Eksperimen mereka menunjukkan bahwa efek Hall nonlinier tetap stabil bahkan pada suhu kamar, sebuah langkah penting menuju penerapan praktis di luar laboratorium.
Tim juga menemukan bahwa suhu memainkan peran penting dalam menentukan intensitas dan arah tegangan listrik yang dihasilkan oleh material.
Bagaimana cacat atom dan getaran mengendalikan efeknya
Pada suhu yang lebih rendah, ketidaksempurnaan kecil pada materiallah yang memiliki pengaruh terbesar terhadap efek kuantum. Ketika suhu meningkat, getaran alami pada struktur kristal menjadi lebih signifikan.
Perubahan ini menyebabkan pembalikan arah sinyal listrik yang dihasilkan, sehingga memunculkan mekanisme baru untuk mengendalikan fenomena tersebut.
“Setelah Anda memahami apa yang terjadi di dalam material tersebut, Anda dapat merancang perangkat untuk memanfaatkannya,” kata Profesor Qi.
“Di sinilah efek kuantum tidak lagi bersifat abstrak dan mulai berguna, mendukung aplikasi masa depan mulai dari sensor bertenaga mandiri dan teknologi yang dapat dikenakan hingga komponen ultra-cepat untuk jaringan nirkabel generasi berikutnya.”
Hasilnya memberikan wawasan baru mengenai perilaku material kuantum dan dapat membantu para peneliti mengembangkan teknologi yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih hemat energi yang memanfaatkan energi dari lingkungannya.
