كشف فريق بحثي دولي عن تقدم علمي لافت قد يُحدث تحولا جذريا في عالم الإلكترونيات، بعد التوصل إلى طريقة للتحكم في ظاهرة كمومية غير تقليدية تتيح توليد الطاقة الكهربائية دون الحاجة إلى بطاريات.

وأوضحت الدراسة، التي قادها البروفيسور دونغتشن تشي من جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا، بالتعاون مع البروفيسور شياو رينشو وانغ من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة، أن العيوب الدقيقة والاهتزازات الداخلية داخل المواد الكمومية يمكن استغلالها للتحكم فيما يُعرف بـ"تأثير هول غير الخطي" (NLHE)، وهو تأثير كهربائي متقدم في فيزياء المادة المكثفة.

وبيّنت النتائج أن هذا التأثير يختلف عن "تأثير هول" التقليدي، إذ يتيح تحويل الإشارات الكهربائية المتناوبة، مثل الإشارات اللاسلكية أو الطاقة المحيطة، مباشرة إلى تيار كهربائي مستمر قابل للاستخدام، دون الحاجة إلى مكونات إلكترونية إضافية مثل الصمامات الثنائية أو الدوائر الكبيرة، ما يفتح المجال أمام تطوير أجهزة أصغر حجما وأكثر كفاءة.

وقال البروفيسور تشي إن "تأثير هول غير الخطي يمثل ظاهرة كمومية متقدمة، حيث يتولد جهد كهربائي عمودي على التيار المتناوب حتى في غياب المجال المغناطيسي"، مشيرا إلى أن هذه الخاصية تمكّن من تحويل الإشارات المتناوبة مباشرة إلى طاقة قابلة لتشغيل الأجهزة الإلكترونية.

وأضاف أن هذا الاكتشاف يتيح، من الناحية النظرية، تطوير مستشعرات وشرائح إلكترونية تعمل دون بطاريات، من خلال الاعتماد على الطاقة المستمدة من البيئة المحيطة، وهو ما قد يُحدث نقلة نوعية في تقنيات إنترنت الأشياء والأجهزة القابلة للارتداء.

وفي إطار الدراسة، قام الباحثون بفحص مادة طوبولوجية عالية الجودة تُعرف بخصائصها الإلكترونية غير التقليدية، حيث أظهرت النتائج أن تأثير هول غير الخطي يظل مستقرا عند درجة حرارة الغرفة، ما يعزز فرص استخدامه في التطبيقات العملية.

كما كشفت الدراسة أن اتجاه وقوة الجهد الكهربائي الناتج يعتمدان بشكل مباشر على درجة الحرارة، إذ تهيمن العيوب الدقيقة في المادة على السلوك الكهربائي عند درجات الحرارة المنخفضة، بينما تصبح اهتزازات الشبكة البلورية العامل المسيطر عند ارتفاع الحرارة، ما يؤدي في بعض الحالات إلى انعكاس اتجاه الإشارة الكهربائية.

وأكد البروفيسور تشي أن فهم هذه الآليات الداخلية يتيح تصميم مواد وأجهزة تستفيد من هذه الظاهرة، موضحا أن "التأثيرات الكمومية لم تعد مفاهيم نظرية مجردة، بل أصبحت أدوات عملية يمكن توظيفها في تطبيقات واقعية".

وأشار إلى أن الاستخدامات المستقبلية المحتملة تشمل تطوير مستشعرات ذاتية التشغيل، وتقنيات قابلة للارتداء، إضافة إلى مكونات إلكترونية فائقة السرعة لشبكات الاتصالات اللاسلكية من الجيل القادم.

ونُشرت نتائج الدراسة في 24 فبراير 2026 ضمن مجلة "Newton" العلمية، تحت عنوان: "فهم مساهمات التشتت في تأثير هول غير الخطي في العازل الطوبولوجي Bi2Te3"، بمشاركة عدد من الباحثين الدوليين.البيان