Baterie kwantowe, które można naładować w ciągu femtosekund
W obecnej formie urządzenie wykorzystuje impulsy laserowe i zjawiska mechaniki kwantowej, dzięki którym energia trafia do układu niemal natychmiast. Proces trwa femtosekundy, czyli biliardowe części sekundy. Dla porównania: mrugnięcie oka trwa około jednej dziesiątej sekundy, a więc nowa bateria ładuje się biliony razy szybciej.
Czytaj też: Dotychczas coś takiego widziałem jedynie w filmach. To hybryda mózgu z elektroniką
Sukces nie byłby możliwy, gdyby nie superabsorpcja. W klasycznych akumulatorach energia trafia do ogniw stopniowo, natomiast w baterii kwantowej cząsteczki działają kolektywnie i pochłaniają energię jednocześnie. To efekt wynikający z mechaniki kwantowej, a dokładniej ze splątania i wspólnego zachowania cząstek w układzie. Dzięki temu urządzenie może osiągać wydajność niemożliwą dla tradycyjnych technologii.
Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, że taka bateria działa szybciej wraz ze wzrostem swojego rozmiaru. W konwencjonalnych akumulatorach większa pojemność oznacza zwykle wolniejsze ładowanie i większe straty energii. Tutaj efekt jest odwrotny: im więcej cząsteczek bierze udział w procesie, tym szybciej energia może zostać zgromadzona. Badacze określają to jako ponadliniowy wzrost wydajności.
Sam prototyp ma mikroskopijne rozmiary i został zbudowany z organicznych warstw umieszczonych pomiędzy lustrami tworzącymi mikrokieszeń optyczną. Wewnątrz inżynierowie umieścili między innymi ftalocyjaninę miedzi, a więc materiał zdolny do silnego oddziaływania ze światłem. Gdy układ zostaje trafiony ultrakrótkim impulsem lasera, energia przechodzi do specjalnego stanu wzbudzonego i może zostać przekształcona w prąd elektryczny.
Błyskawiczne ładowanie i równie szybka ucieczka energii
Ale jeśli coś brzmi pięknie, to wyznaję zasadę, że gdzieś musi być ukryty haczyk. Tak jest i tutaj, ale perspektywy są wciąż kuszące. Natomiast obecne możliwości urządzenia są jeszcze bardzo ograniczone, ponieważ bateria przechowuje energię jedynie przez nanosekundy, czyli milionowe części sekundy. To wciąż ogromny postęp względem wcześniejszych eksperymentów, w których energia zanikała niemal natychmiast po naładowaniu. Naukowcy podkreślają, że najważniejsze było samo udowodnienie działania pełnego cyklu baterii kwantowej.
Czytaj też: Turcja rzuciła rękawice Chinom. Ta broń to dla mnie jedno wielkie zaskoczenie, a mówi wiele o ambicjach
Jeśli chodzi o praktyczne zastosowania, to takowe mogą pojawić się w elektronice nowej generacji. Technologia mogłaby zasilać ultraszybkie układy fotoniczne, czujniki medyczne bądź komputery kwantowe, które wymagają błyskawicznego dostarczania niewielkich ilości energii. W dalszej perspektywie mówi się także o bezprzewodowym ładowaniu dronów lub samochodów elektrycznych podczas jazdy, choć na razie pozostaje to odległą wizją.
Źródło: Light Science & Applications
