@ 2022.01.19 , 18:54

反常识的量子电池 核心原理通过了实验验证

量子电池可以通过看似违反逻辑的方式彻底改变能量存储技术——电池容量越大,充电速度反而越快。科学家团队首次展示了超吸收的量子力学原理,该原理在概念验证设备中支持了量子电池的可行性。

量子物理学的古怪世界充满了对我们来说似乎不可能的现象。分子可以纠缠在一起,仿若单个粒子,这可能导致一系列量子效应。这包括超吸收,后者提高了分子吸收光的能力。

“超吸收是一种量子集体效应,分子状态之间的转变会产生 相长干涉。”该研究的通讯作者 James Quach 告诉 New Atlas。“ 相长干涉发生在各种波(光、声、水上的波)中,并且当不同的波加起来产生1+1大于2的效果时就会发生。至关重要的是,与每个分子单独作用相比,组合分子能够更有效地吸收光。”

在量子电池中,这种现象将有非常明显的好处。你拥有的能量储存分子越多,它们吸收能量的效率就越高——换句话说,你制造的电池越大,它充电的速度就越快。

至少,理论上它应该是这样工作的。超吸收尚未在足以制造量子电池的层面上得到证明,但这项新研究现在已经做到了对基本理论的验证。为了构建他们的测试设备,研究人员在两个镜子之间的微腔中放置了一层吸光子的活性层——一种称为 Lumogen-F 橙色的染料。

“微腔中的镜子是使用标准方法制造的,使用交替的介电材料层——二氧化硅和五氧化二铌——来制造所谓的‘分布式布拉格反射器’。这比典型的金属/玻璃镜子反射更多的光。这很重要,因为我们希望光尽可能长时间地留在腔内。”

然后,该团队使用超快瞬态吸收光谱来测量染料分子如何储存能量以及整个设备的充电速度。果然,随着微腔尺寸和分子数量的增加,充电时间减少,证明了超吸收在起作用。

最终,这一突破可能为实用的量子电池铺平道路,为快速充电的电动汽车或能够应对可再生能源爆发的能量存储系统创造条件。但是,当然,这项研究还处于早期阶段。

“这里是一个原理证明……接下来的步骤是探索如何将其与其他储存和传输能量的方式结合起来,以提供一种实用的设备。”

该研究发表在《科学进展》杂志上。

资料来源:阿德莱德大学

https://newatlas.com/energy/quantum-battery-proof-concept-fast-charging/


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