Настоящую энергетическую революцию обещают миру квантовые батареи питания, если судить по необычным свойствам этих элементов. Дело в том, что чем больше ёмкости имеет такого рода аккумулятор, тем быстрее осуществляется заряд. Учёными впервые продемонстрирован новый продукт квантово-механического принципа «сверхпоглощения». Правда, объектом демонстрации пока что является чисто тестовый прототип.
Квантовые батареи питания электрических приборов
Очевидный момент — мир квантовой физики перенасыщен явлениями, порой кажущимися совершенно невозможными. Взять те же молекулы – здесь существует столько вариаций переплетения, что в конечном итоге организуется коллективное действие. Как раз это явление и даёт массу квантовых эффектов. Набор эффектов включает так называемое «сверхпоглощение», определяющее способность молекул вбирать свет с высокой интенсивностью.
Теоретически «сверхпоглощение» представляет квантовый коллективный эффект, когда отмечается интерференция переходов между состояниями молекул. Проявление конструктивной интерференции отмечается для всех видов волн:
- световые,
- звуковые,
- водные.
Конструктивная интерференция проявляется в моменты сложения волн разной длины, что приводит к большему эффекту, чем показывает любая индивидуальная волна. Соответственно, в таком состоянии объединённых молекул поглощение света происходит более эффективно, по сравнению с тем же действием каждой молекулы, действующей в отдельности.
«Сверхпоглощение», однако, учёным только предстоит показать в масштабе, удовлетворяющим создание квантовых батарей питания. Теперешним исследованием подтверждается такая возможность.
Квантовые батареи питания тестовым устройством
Для создания тестового устройства учёным пришлось разработать своего рода инновационную систему. Для этого специалисты внедрили активный слой красителя «Lumogen-F Orange» между двумя зеркалами миниатюрного резонатора, чтобы тем самым активировать молекулы светом.
Применённые зеркала использовались стандартного образца, изготовленные обычной технологией производства высококачественных стёкол. Так получили чередование слоёв изолирующих материалов — диоксид кремния, пятиокись ниобия. В итоге создали «брэгговский отражатель». То есть зеркальную структуру, способную отражать большее количество света по сравнению с обычными зеркалами на основе металла и стекла.
На следующем этапе специалисты применили технику сверхбыстрой спектроскопии нестационарным поглощением с целью измерения количества энергии и времени заряда. Как выяснилось, с ростом объёма миниатюрной полости и числа молекул, временной интервал заряда уменьшался. То есть налицо «сверхпоглощение».
Появление этой технологии учёные рассматривают как прорыв, благодаря которому открывается путь производить практичные квантовые батареи электромобилей и прочих хранилищ энергии. Полноценные квантовые батареи, правда, пока что остаются в туманной перспективе.
При помощи информации: AdelAide