Superabsorptio avaa tietä kvanttiakuille

Adelaiden yliopiston tutkijat ja heidän kumppaninsa ovat ottaneet tärkeän askeleen kvanttiakkujen toteuttamisessa. He ovat onnistuneesti osoittaneet superabsorption käsitteen, joka on kvanttiakkujen perustana oleva ratkaiseva idea.

"Kvanttiakut, jotka käyttävät kvanttimekaanisia periaatteita kykyjensä parantamiseen, vaativat vähemmän latausaikaa, mitä suurempia niistä tulee", sanoo tohtori James Q. Quach Adelaiden yliopistosta.

"On teoriassa mahdollista, että kvanttiakkujen latausteho kasvaa nopeammin kuin akun koko, mikä voisi mahdollistaa uusia tapoja nopeuttaa latausta."

Todistaakseen superabsorption käsitteen ryhmä rakensi useita erikokoisia kiekkomaisia mikro-onteloita, jotka sisälsivät eri määrän orgaanisia molekyylejä. Jokainen niistä varattiin laserilla.

”Mikro-ontelon aktiivinen kerros sisältää orgaanisia puolijohdemateriaaleja, jotka varastoivat energiaa. Kvanttiakkujen superabsorboivan vaikutuksen taustalla on ajatus, että kaikki molekyylit toimivat kollektiivisesti kvanttisuperpositiona tunnetun ominaisuuden kautta", tohtori Quach selvittää.

”Kun mikro-ontelon koko kasvoi ja molekyylien määrä lisääntyi, varausaika lyheni. Tämä on merkittävä läpimurto ja merkittävä virstanpylväs kvanttiakun kehityksessä."

Kvanttiakun idealla on potentiaalia merkittävästi vaikuttaa energian talteenottoon ja varastointiin uusiutuvassa energiassa ja pienikokoisissa elektroniikkalaitteissa.

Vuoteen 2040 mennessä ihmisten energiankulutuksen odotetaan kasvavan 28 prosenttia vuoden 2015 tasosta. Suurin osa energiasta tulee edelleen fossiilisista polttoaineista, mikä aiheuttaa suuria kustannuksia ympäristölle.

Akku, joka pystyy keräämään ja varastoimaan valoenergiaa samanaikaisesti, vähentäisi merkittävästi kustannuksia ja vähentäisi aurinkoteknologioiden energian ennakoimattomuutta.

Kvanttimekaniikan voiman tuomasta uudesta akkuteknologiasta voisi tulla todellisuutta soveltamalla tiimin työtä. Seuraava askel on kehittää täysin toimiva kvanttikakun prototyyppi.

Mikä ihmeen super absorbtio?

Nopeutta, jolla aine emittoi tai absorboi valoa, voi muuttaa sen ympäristöllä, jollaisesta on esimerkkinä laajasti tutkittu supersäteilyn ilmiö. Käänteistä prosessia, superabsorptiota, on vaikeampi osoittaa ultranopeiden prosessien koestamisen haasteiden vuoksi ja se on havaittu vain pienellä määrällä atomeja. Sen keskeinen idea - absorption superlaaja skaalaus, mikä tarkoittaa, että suuremmat järjestelmät absorboivat nopeammin - on myös kvanttiakkujen taustalla oleva avainidea.

Avoin tutkimusartikkeli:
Superabsorption in an organic microcavity: Toward a quantum battery

Aiheesta aiemmin:

Kvanttiakussa ei synny häviöitä