Квантовые батареи станут реальностью благодаря открытию австралийских ученых

Квантовые батареи имеют потенциал для совершения революции в области накопителей энергии благодаря своему парадоксальному свойству: чем больше емкость батареи, тем быстрее она заряжается. Исследователи из Университета Аделаиды и их зарубежные партнеры сделали важный шаг к тому, чтобы сделать эти

Квантовые батареи имеют потенциал для совершения революции в области накопителей энергии благодаря своему парадоксальному свойству: чем больше емкость батареи, тем быстрее она заряжается. Исследователи из Университета Аделаиды и их зарубежные партнеры сделали важный шаг к тому, чтобы сделать эти устройства реальностью. Они успешно доказали концепцию сверхпоглощения – ключевую концепцию, лежащую в основе квантовых батарей.

«Квантовые батареи, которые используют квантово-механические принципы для расширения своих возможностей, требуют тем меньше времени для зарядки, чем больше они становятся, - говорит доктор Джеймс К. Куах, научный сотрудник Школы физических наук и Института фотоники (IPAS) в Университете Аделаиды. – В теории допускается, что зарядная мощность квантовых батарей увеличивается быстрее, чем размер батареи, что может открыть новые способы ускорения зарядки».

Странный мир квантовой физики полон явлений, которые кажутся нам невозможными. Например, сложные молекулы способны так переплетаться, что начинают действовать коллективно, и это может привести к целому ряду квантовых эффектов. Один из них – сверхпоглощение (суперабсорбации), которое повышает способность молекулы впитывать свет.

Чтобы доказать концепцию суперабсорбции, команда ученых построила несколько пластинчатых микрополостей разного размера, содержащих разное количество органических молекул. Каждая заряжалась с помощью лазера.

«Активный слой микрорезонатора содержит органические полупроводниковые материалы, которые хранят энергию. В основе сверхпоглощающего эффекта квантовых батарей лежит идея о том, что все молекулы действуют коллективно благодаря свойству, известному как квантовая суперпозиция, - объясняет доктор Куах. - По мере увеличения размера микрополости и количества молекул время зарядки уменьшалось. Это значительный прорыв и важная веха в разработке квантовой батареи».

Создание действующей квантовой батареи может значительно повлиять на улавливание и хранение энергии в возобновляемых источниках энергии и в миниатюрных электронных устройствах. Ожидается, что к 2040 году потребление энергии людьми увеличится на 28% по сравнению с уровнем 2015 года. Большая часть энергии по-прежнему будет поступать из ископаемого топлива, что дорого обходится окружающей среде. Аккумулятор, способный одновременно собирать и хранить солнечную энергию, обеспечит значительное снижение затрат и уменьшит непредсказуемость энергии от солнечных технологий.

Новая перспектива в аккумуляторных технологиях, основанная на силе квантовой механики, может стать реальностью, уверены ученые. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

«Концепции, над которыми работали доктор Куах и его команда, открывают возможность создания нового класса компактных и мощных устройств для накопления энергии», - заключил профессор Университета Аделаиды Питер Вейч, руководитель Школы физических наук.

Источник: adelaide.edu.au