We hebben veel onderzoek gezien met betrekking tot quantum computing en kwantumcommunicatie . Met een kwantumcomputer is het mogelijk om informatie met ondenkbare snelheden te verwerken, ideaal voor wiskundige berekeningen. In communicatie hebben we vormen van overdracht die onmogelijk te doorbreken zijn. Maar waarom heb je er nog nooit van gehoord? kwantumbatterijen ?
Het is normaal dat je het niet hebt gehoord, aangezien dit de eerste keer is dat een groep wetenschappers heeft de toepassing aangetoond van het superabsorptieprincipe van kwantummechanica in een echt apparaat. De kwantumfysica zit vol met fenomenen en concepten die misschien onmogelijk lijken, en superabsorptie is er een van.
Super absorptie om kwantumbatterijen te maken
In superabsorptie , kunnen moleculen zo met elkaar verstrengeld raken dat ze kunnen gaan collectief handelen , in dit geval het vermogen van een molecuul om licht te absorberen vergroten. Concreet is dit collectieve effect dat de overgangen tussen de toestanden van de moleculen constructief met elkaar interfereren. Dit type interferentie treedt op bij alle soorten golven, inclusief licht, geluid of water, en treedt op wanneer: verschillende golven tellen op een produceren groter effect dan ze afzonderlijk zouden doen.
Dus, in plaats van een grotere golf in het water te genereren, zorgt dit effect ervoor dat de gecombineerde lichtmoleculen licht efficiënter kunnen absorberen dan wanneer elk molecuul afzonderlijk zou werken. Dit effect kan ook worden toegepast op: batterijen , aangezien hoe meer moleculen met opgeslagen energie er zijn, hoe efficiënter die energie kan worden geabsorbeerd. Hierdoor, hoe groter de batterij, hoe sneller deze wordt opgeladen.
Het probleem met superabsorptie is dat het slechts een theorie was en nog niet was aangetoond op een schaal die groot genoeg was om kwantumbatterijen te bouwen. Om dit te doen, hebben wetenschappers een actieve laag van lichtabsorberende moleculen geplaatst met een kleurstof genaamd Lumogen-F Oranje , In een microholte tussen twee spiegels.
De spiegels zijn gemaakt door afwisselende lagen van diëlektrische materialen zoals siliciumdioxide en niobiumpentoxide te gebruiken om een zogenaamde Distributed Bragg-reflector te creëren. Het resultaat zijn spiegels die veel meer licht weerkaatsen dan een spiegel zoals we die thuis hebben, waardoor het licht langer in de spouw blijft.
Grotere batterijen laden sneller op
Vervolgens gebruikten ze ultrasnelle transiënte absorptiespectroscopie om te meten hoe de kleurstofmoleculen energie opsloegen en hoe snel het apparaat ontlaadde. Daar vonden ze dat als de grootte van de microholte en aantal moleculen verhoogd , nam de oplaadtijd af.
De effecten van dit onderzoek kunnen erg belangrijk zijn, omdat ze in slechts enkele seconden ultrasnel opladen van elektrische auto's en alle soorten batterijen mogelijk maken. De onderzoekers zeggen dat het nog te vroeg is om te zien welke effecten deze batterijen kunnen hebben, maar ze zijn een geweldige eerste stap in het overbruggen van de kloof tussen laboratoriumtests en echte toepassingen.
Binnenkort zeggen de onderzoekers dat ze kunnen onderzoeken hoe ze dit systeem kunnen combineren met andere manieren om energie op te slaan en over te dragen om echte apparaten te maken die profiteren van dit principe.