Zprávy

Vztah k nabíjení se v dnešním světě zdá být neúprosný: čím větší baterii ve svém elektromobilu nebo telefonu máte, tím déle musíte čekat, než se naplní její kapacita. Tento zažitý princip klasické fyziky a chemie však staví na hlavu nedávný objev vědců z australské výzkumné organizace CSIRO, RMIT University a University of Melbourne.  

Vědeckému týmu vedenému Dr. Jamesem Quachem se podařilo zkonstruovat a v praxi otestovat první plně funkční prototyp takzvané kvantové baterie. Hlavním přínosem tohoto výzkumu je potvrzení jevu označovaného jako kolektivní kvantový efekt. U běžných chemických baterií se jednotlivé články nabíjejí nezávisle a postupně. U kvantové baterie se však akumulační jednotky propojené v mikroskopické organické mikrodutině chovají jako jeden provázaný celostní systém.  

Výsledkem je jev známý jako superabsorpce: s přibývajícím počtem částic či jednotek v baterii se čas potřebný k jejímu nabití nezvyšuje, ale naopak drasticky zkracuje. Baterie se tak dokáže z laserového paprsku bezdrátově nabít v řádu femtosekund.  

I když je vytvořený prototyp zatím extrémně malý, dokáže uchovat energii jen o velikosti několika miliard elektronvoltů a udržet ji zvládne pouze v řádu nanosekund, prokázal klíčovou věc – funguje spolehlivě za pokojové teploty. Vědci tak poprvé uzavřeli kompletní cyklus od bezdrátového nabití přes uložení až po úspěšný odběr energie ve formě elektrického proudu.  

Co je to kvantová baterie a jak se liší od běžné?

Kvantová baterie představuje teoretické i prakticky vznikající zařízení pro ukládání energie, které namísto pomalých chemických reakcí a výměny iontů mezi anodou a katodou využívá fundamentální principy kvantové mechaniky, jako jsou kvantová superpozice, provázanost (entanglement) a fotonová absorpce.  

Místo těžkých kovů, kyselin a hořlavých elektrolytů se kvantová baterie skládá ze speciálně uspořádaných molekul nebo kvantových teček uzavřených v optických mikrodutinách. Energie do takové baterie neproudí po klasických vodičích či kabelech, ale do celého systému se napumpuje bezdrátovým laserovým paprskem.  

Zásadní rozdíl oproti chemickým akumulátorům spočívá v samotném mechanismu fungování. Zatímco chemické baterie podléhají postupné degradaci, zahřívají se a vyžadují dlouhé minuty až hodiny pro dobití z elektrogenerátorů, kvantová baterie reaguje jako jediný provázaný kvantový stav. Absorbuje veškeré světelné fotony naráz, což umožňuje téměř okamžité doplňování energie, nehledě na fyzické rozměry zařízení.  

Zdroj: Výzkum australského týmu (CSIRO, RMIT University, University of Melbourne) byl publikován v prestižním vědeckém časopise Light: Science & Applications