Bateria kwantowa, która wydaje się łamać prawa fizyki
W wykorzystywanych na co dzień urządzeniach wygląda to rzecz jasna zupełnie inaczej, dlatego tutaj sprawy mają się wyjątkowo intrygująco. Inżynierowie z Australii zaprezentowali prototyp wykorzystujący zjawiska mechaniki kwantowej, takie jak splątanie i kolektywne oddziaływania między cząstkami. W klasycznych bateriach zwiększenie rozmiaru oznacza dłuższy czas ładowania, ponieważ więcej materiału wymaga dostarczenia większej ilości energii. W bateriach kwantowych zachodzi jednak tzw. efekt kolektywny: wiele elementów układu działa jednocześnie w skorelowany sposób, co pozwala znacząco przyspieszyć proces ładowania wraz ze wzrostem wielkości akumulatora.
Czytaj też: SYT80 to najnowszy supermateriał z Chin. Jego produkcja zajęła dwie dekady i właśnie ruszyła na dobre
Eksperymentalna realizacja tego zjawiska została potwierdzona przy użyciu ultrakrótkich impulsów laserowych oraz zaawansowanej spektroskopii femtosekundowej. Badacze obserwowali dynamikę wzbudzeń w materiałach molekularnych sprzężonych z wnęką optyczną, gdzie powstają tzw. ekscytonowo-fotonowe stany mieszane. To właśnie one odpowiadają za możliwość tak niesamowitego ładowania, niespotykanego w klasycznej termodynamice.
Jednym z najbardziej imponujących aspektów nowej technologii jest tempo działania. Prototypowa bateria może zostać naładowana w czasie rzędu femtosekund, czyli biliardowych części sekundy. Jednocześnie jednak magazynowana energia utrzymuje się niezwykle krótko, bo zaledwie przez nanosekundy. Choć oznacza to ogromny postęp względem wcześniejszych prób, w których energii nie dało się w ogóle odzyskać, nadal jest to wartość zbyt mała dla praktycznych zastosowań.
Codzienne zastosowania? Musimy jeszcze trochę poczekać
Obecne urządzenia przechowują bardzo niewielkie ilości energii, rzędu miliardów elektronowoltów. Nie wystarcza to do zasilania nawet prostych urządzeń elektronicznych, dlatego kluczowe będzie wydłużenie czasu przechowywania energii przy zachowaniu ultraszybkiego ładowania. Naukowcy podkreślają, iż to właśnie ten parametr zdecyduje o przyszłej użyteczności technologii.
Czytaj też: Fotowoltaika z nowym rekordem. Teraz błysnął materiał, o którym mówi się za rzadko
Mimo ograniczeń eksperci widzą w bateriach kwantowych ogromny potencjał. Mogą one znaleźć zastosowanie przede wszystkim w rozwijających się technologiach kwantowych, takich jak komputery kwantowe, gdzie szybkie i efektywne dostarczanie energii jest kluczowe. W dalszej perspektywie rozważa się także bardziej futurystyczne scenariusze, chociażby bezprzewodowe ładowanie urządzeń na odległość za pomocą światła, zasilanie dronów w locie czy nawet ładowanie pojazdów bez konieczności zatrzymywania się.
