Суперпоглощение — ключ к новому поколению невероятно компактных и мощных квантовых батарей

С помощью серии лабораторных испытаний ученые из Университета Аделаиды успешно доказали концепцию сверхпоглощения (суперабсорбции) — явления квантовой механики с потенциально важными последствиями в области квантовых вычислений и хранения энергии.

Сверхпоглощение, как и многие другие квантовые особенности, делает невозможное возможным благодаря тонким манипуляциям с молекулами на квантовом уровне.

В целом сверхпоглощение — это квантовый коллективный эффект, при котором переходы между состояниями молекул конструктивно интерферируют.

Конструктивная интерференция возникает во всех видах волн (свет, звук, волны на воде) и возникает, когда разные волны складываются, чтобы дать больший эффект, чем любая волна сама по себе. Важно то, что это позволяет объединенным молекулам поглощать свет более эффективно, чем если бы каждая молекула действовала по отдельности. По сути, это означает, что чем больше молекул в вашем устройстве накопления квантовой энергии, тем эффективнее оно сможет поглощать энергию, а это означает более быстрое время зарядки.

То есть, чем больше батарея, тем быстрее она заряжается. Теоретически даже возможно, чтобы мощность зарядки квантовых батарей увеличивалась быстрее, чем размер батареи, что может открыть новые способы ускорения зарядки.

Квантовые батареи, которые используют квантово-механические принципы для улучшения своих возможностей, требуют меньшего времени зарядки. Исследователи успешно доказали концепцию суперабсорбции, которая является ключом к созданию квантовых батарей

Чтобы доказать концепцию, исследователи создали несколько пластинчатых микрополостей разного размера, содержащих разное количество органических молекул.

Активный слой микрорезонатора содержит органические полупроводниковые материалы, запасающие энергию.

В основе сверхпоглощающего эффекта квантовых батарей лежит идея о том, что все молекулы работают вместе благодаря свойству, известному как квантовая суперпозиция. За счет увеличения размера микрополостей и количества молекул время зарядки сократилось.

Команда использовала лазер для зарядки нескольких многослойных микрополостей разного размера, каждая из которых содержала различное количество органических молекул.

Новые результаты могут привести к созданию нового класса компактных и мощных накопителей энергии с очень быстрым временем зарядки, что позволит использовать новые возможности в области хранения возобновляемой энергии. Кроме того, идея квантовой батареи может существенно повлиять на накопление энергии и в миниатюрных электронных устройствах.

 

 

Следующим и наиболее важным шагом для команды является разработка полностью функционирующего прототипа квантовой батареи с использованием явления сверхпоглощения, которое они подтвердили в своих экспериментах по проверке концепции.