Kvantinės baterijos – tai tokios energijos saugyklos, kurios veikia pasinaudodamos kvantinės mechanikos principais. Dėl to jos galėtų būti labai keistos. Pavyzdžiui, priešingai nei dabartinių baterijų atveju, didesnės kvantinės baterijos galėtų būti įkraunamos greičiau nei mažesnės. Nors tokių fantastinių kvantinių baterijų artimiausiu metu nesulauksime, Australijos mokslininkų pasiekimas jas priartina prie realybės.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Kvantinė fizika yra pakankamai keista mokslinių tyrimų sritis, kuri su ja artimai nesusipažinusiems žmonėms skamba kaip kažkas iš knygų apie magiją. Dalelės vienu metu esančios ne vienoje vietoje, stebėjimo įtaka rezultatams ir taip toliau. Kvantinės baterijos irgi pakeis viską, ką žinome apie baterijas ir jų įkrovimą. Įprastai didesnėms baterijoms įkrauti reikia šiek tiek daugiau laiko. O kas jei didindami bateriją mažintume jos įkrovimo laiką? Kvantinės baterijos būtent tai ir žada, bet jos vis dar yra labai tolimas pasiekimas.
Adelaidės universiteto mokslininkai kartu su partneriais kitose šalyse priartino kvantines baterijas prie realybės, įrodydami superabsorbcijos (super-sugėrimo) principą. Jie sukūrė paviršių su mikro angomis (mikro-įdubimais), kuriose patalpinti organiniai puslaidininkiai tarnauja kaip energijos saugyklos. Šios organinės molekulės gali būti įkraunamos lazeriu. Superabsorbcija yra paremta kvantinės superpozicijos principu, teigiančiu, kad dalelė vienu metu gali turėti dvi reikšmes (pirmyn-aukštyn, 0 ir 1, t. t.) Jei skirtingose mikro angose esančios dalelės veikia vienu metu per superpozicijos principą, superabsorbcija būtų įrodyta.
Mokslininkams pavyko tai įrodyti. Kuo daugiau dalelių buvo jų bandymų įrenginyje, kuo didesnė buvo mikro anga, tuo trumpesnis buvo įkrovimo laikas. Ir taip – šios organiniu puslaidininkių molekulės neįtikėtino mažumo bandyme neatrodo taip įspūdingai, turint omenyje, kad mokslininkai kalba apie baterijas. Bet jei principas veikia tokiame mastelyje, jį teoriškai būtų galima perkelti į didesnį įrenginį.
2040 metais žmonijos energijos poreikis bus 28 % didesnis nei 2015-iais. Mokslininkai mano, kad didžioji tos energijos dalis vis dar atkeliaus iš iškastinio kuro, o tai – didelė aplinkosaugos problema. Kvantinės baterijos leistų rinkti šviesos energiją ir saugotų ją labai efektyviai. Be to, jos leistų išvengti atsinaujinančių energijos šaltinių ir energijos paklausos šuolių nesutapimų. Tiesa, net ir įrodžius superabsrobciją kvantinių baterijų teks laukti dar ne vieną dešimtmetį.
