Аккумуляторы — ахиллесова пята многих современных устройств. Вам не надоело подзаряжать телефон каждую ночь? Вся электроника нагревается — и тем больше, чем сильнее нагрузка на ключевые элементы. Колоссальное количество энергии идет на прогрев корпуса, ваших рук и карманов, объясняет профессор Дипак Сингх, работающий в Университете Миссури. Происходит это из-за того, что полупроводниковые диоды и усилители делают на основе кремния и германия — уже десятки лет.

В полупроводнике электрическая проводимость растет с ростом температуры. А каждое переключение традиционного диода приводит к выделению энергии рассеивания. «Заменив полупроводник магнитной системой, мы полагаем, мы можем создать эффективное с точки зрения расхода энергии устройство с дополнительной функциональностью», — говорит он. Насколько эффективное? Сингх утверждает, что длительность работы увеличится в сто раз:

«Хотя для создания готового продукта еще необходима работа, такое устройство может означать, что нынешняя пятичасовая зарядка превратиться в более чем 500-часовую».

Его команда разработала двумерный материал, который может работать как полупроводник. Для этого они поместили магнитную решетку из пермаллоя (сплава железа и никеля) на кремниевую подложку в форме сот. Материал может проводить ток в разных направлениях, на порядки снижая энергию рассеивания. Кроме того, с его помощью можно отключать периферийные компоненты, еще более сокращая расход энергии.

Сингх говорит, что применить подход можно не только в аккумуляторах. Например, магнитные полупроводники значительно снизят тепловыделение в компьютерных процессорах.

Ученые опубликовали два исследования: в журналах Advanced Electronic Materials и Advanced Science, а также подали заявку в патентное бюро США и создали стартап, который займется коммерциализацией идеи. Сайт учебного заведения сообщает, что в прошлом году ученые из Университета Миссури зарегистрировали более 30 патентов, а их компании получили в качестве грантов и инвестиций сотни миллионов долларов.