一个国际研究团队发现，量子材料中的微小缺陷和晶格振动可以调控非线性霍尔效应。这一发现有望促进更紧凑、高效的能量收集设备研发，未来或使电子设备无需电池，直接从环境中获取能量。

研究由昆士兰科技大学化学与物理学院的齐东辰教授和新加坡南洋理工大学的王晓仁教授共同领导，重点探索了控制非线性霍尔效应的内在机制。

霍尔效应是埃德温·霍尔在1879年观察到的一种物理现象。当电流通过平坦的金属或半导体材料时，施加一个垂直于电流的磁场，会在材料两侧产生可测量的电压，方向垂直于电流和磁场。

这一效应已广泛应用于日常电子系统，例如汽车的车轮速度传感器、智能手机以及视频游戏控制器的操纵杆。

与经典霍尔效应不同，非线性霍尔效应能够将交流电信号转换为直流电，无需依赖传统的二极管或大型元件。

“非线性霍尔效应是凝聚态物理中的一种复杂量子现象，其中电压在施加的交流电的垂直方向产生，即使在没有磁场的情况下，”齐东辰在新闻声明中解释道。

“这种效应使我们能够将交流信号直接转换为直流电，这是为电子设备供电所需的。原则上，这意味着传感器或芯片可以无需电池运行，从环境中获取能量。”

团队研究了一种具有特殊电子特性的高质量拓扑材料，发现非线性霍尔效应在室温下保持稳定。

研究人员还观察到，通过温度变化可以调控生成电压的方向和强度。在较低温度下，材料中的微小缺陷主导行为；而在较高温度下，晶格的自然振动会导致电信号方向改变。

“一旦你理解了材料内部发生的情况，你就可以设计设备来利用它，”齐东辰说。

“这时量子效应就不再是抽象的，开始变得有用——支持未来应用，从自供电传感器和可穿戴技术到下一代无线网络的超快组件。”

这项研究已发表在《牛顿》期刊上，为无电池能量收集设备的开发提供了新思路。