Rewolucja w fizyce po 145 latach. Nowa wersja zjawiska Halla zaskoczyła naukowców

Ale zacznijmy od początku. Zjawisko Halla odnosi się do różnicy potencjałów w przewodniku transportującym prąd. Taka różnica występuje, gdy przewodnik znajduje się w poprzecznym względem płynącego prądu polu magnetycznym. W praktyce badania przeprowadzone przez amerykańskiego fizyka wyjaśniały, w jaki sposób napięcie jest generowane w przewodniku w przytoczonych okolicznościach. 

Czytaj też: Sztuczna inteligencja z ludzkim wzrokiem? To już nie science fiction

I choć od tamtej pory minęło niemal 150 lat, to współcześni naukowcy wciąż korzystają z dokonań nieżyjącego już kolegi. Co ciekawe, zjawisko Halla jest stosowane nawet obecnie, ponieważ pozostaje znaczące dla szeregu technologii, między innymi elektrycznych samochodów, dysków twardych czy dronów. 

Dzięki dokonaniom przedstawicieli Pennsylvania State University może udać się pójść o krok dalej. Tamtejsi naukowcy sugerują bowiem, iż istnieje zjawisko Halla w wariancie, w którym nie potrzeba pola magnetycznego. Mimo jego braku opisywany fenomen wciąż występuje. Autorzy nowych badań w tej sprawie, będący autorami publikacji zamieszczonej na łamach Nature Materials, zaobserwowali to nowe zjawisko Halla w temperaturze pokojowej. 

W pierwotnej formie zjawisko Halla było znane już w XIX wieku, ale niedawno naukowcy z Pennsylvania State University zidentyfikowali jego nową formę

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to poczynione postępy zaowocują praktycznymi korzyściami, choćby w postaci rozwoju komunikacji terahercowej nowej generacji. Mogłaby ona mieć postać szybkich sieci 6G, bezprzewodowych centr danych, usprawnionych technologii satelitarnych, wydajnych układów kwantowych bądź narzędzi przeznaczonych do diagnostyki medycznej. Korzyści są liczne i bardzo rozległe, dlatego pozostaje nam trzymać kciuki za ich spełnienie.

W tej nowej odsłonie zjawisko Halla jest niezależne od kierunku. Generuje je niesymetryczny transport ładunku, w efekcie czego prąd elektryczny zachowuje się różnie w zależności od kierunku, w którym się porusza. Takie zmiany wywołają asymetrię w całym układzie. O ile w XIX-wiecznej formie zjawisko Halla jest napędzane pole magnetyczne, jego odpowiednik odkryty dwa stulecia później występuje za sprawą przepływających elektronów. 

Czytaj też: Nawet 1000 km na jednym ładowaniu! Ten akumulator CATL może zapoczątkować rewolucję

Prowadzone obserwacje wykazały występowanie zjawiska Halla w mikrostrukturze wykonanej z teksturowanych nanocząstek platyny ułożonych na półprzewodniku krzemowym. Kiedy przez taką mikrostrukturę przepuszczano prąd, doszło do wykrycia napięcia Halla bez obecności pola magnetycznego i w temperaturze pokojowej. Wspomniane napięcie okazało się proporcjonalne do kwadratu natężenia prądu i występowało na skutek asymetrycznej interakcji między elektronami przewodnictwa a teksturowanymi nanocząstkami platyny. Jak podsumował główny autor badań, Zhiqiang Mao, dokonane odkrycie pogłębia wiedzę naukowców na temat transportu ładunku w materiałach