Αυστραλοί ερευνητές παρουσίασαν ένα από τα πιο εντυπωσιακά βήματα που έχουν γίνει μέχρι σήμερα στις λεγόμενες κβαντικές μπαταρίες, δείχνοντας ένα proof-of-concept σύστημα που μπορεί να φορτίζει με παλμό λέιζερ σε εξαιρετικά μικρές χρονικές κλίμακες.
Η εργασία δημοσιεύθηκε στο Light: Science & Applications και, σύμφωνα με τους ίδιους τους ερευνητές, αποτελεί την πιο κοντινή προσέγγιση μέχρι σήμερα σε μια λειτουργική κβαντική μπαταρία που μπορεί να φορτίζει, να αποθηκεύει και να αποδίδει ενέργεια.
Τι ακριβώς πέτυχαν οι ερευνητές
Η ομάδα από το CSIRO, το RMIT και το University of Melbourne χρησιμοποίησε μια μικροκοιλότητα με φωτοενεργά υλικά, την οποία «χτύπησε» με υπερσύντομους παλμούς λέιζερ, προκαλώντας το φαινόμενο της υπερ-απορρόφησης.
Με απλά λόγια, το σύστημα δεν απορροφά την ενέργεια με τον συνηθισμένο, γραμμικό τρόπο, αλλά συλλογικά, κάτι που επιτρέπει πολύ ταχύτερη φόρτιση από ό,τι στις συμβατικές προσεγγίσεις αποθήκευσης ενέργειας.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η φόρτιση συμβαίνει σε φεμτοδευτερόλεπτα, δηλαδή σε χρονικές κλίμακες τόσο μικρές που χρειάστηκε υπεργρήγορη φασματοσκοπία για να καταγραφεί.
Γιατί μιλάμε για κβαντική μπαταρία και όχι για μια απλή νέα μπαταρία
Σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες λιθίου, που βασίζονται σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις, οι κβαντικές μπαταρίες αξιοποιούν φαινόμενα της κβαντικής φυσικής και ειδικά συλλογικές αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στο φως και την ύλη.
Το μεγάλο θεωρητικό τους πλεονέκτημα είναι ότι όσο μεγαλώνει σωστά το σύστημα, η φόρτιση μπορεί να γίνεται αποδοτικότερα αντί να επιβραδύνεται, κάτι που έρχεται σε πλήρη αντίθεση με όσα ξέρουμε από τις παραδοσιακές μπαταρίες.
Αυτό ακριβώς είναι που κάνει το πεδίο τόσο ελκυστικό για μελλοντικές εφαρμογές σε μικροσυσκευές, αισθητήρες και ίσως κάποτε σε κβαντικούς υπολογιστές.
Ποιο το μεγάλο πρόβλημα
Εδώ όμως βρίσκεται και η βασική αδυναμία της τεχνολογίας. Παρότι η φόρτιση γίνεται σχεδόν ακαριαία, η αποθηκευμένη ενέργεια δεν διατηρείται για πολύ.
Στο σημερινό πρωτότυπο, η διατήρηση της ενέργειας φτάνει σε χρονικές κλίμακες νανοδευτερολέπτων, δηλαδή πολύ περισσότερο από τη φόρτιση, αλλά ακόμη πολύ λίγο για πρακτική χρήση σε καθημερινές συσκευές.
Οι ίδιοι οι ερευνητές αντιμετωπίζουν τη μελέτη ως απόδειξη ότι για αρχή λειτουργεί, όχι όμως ως τεχνολογία έτοιμη να αντικαταστήσει τις μπαταρίες που χρησιμοποιούμε σήμερα.
Σημειώνεται ότι η μελέτη αυτή είναι σημαντική γιατί για πρώτη φορά ένα τέτοιο σύστημα έδειξε πλήρη κύκλο φόρτισης, αποθήκευσης και εκφόρτισης, επιβεβαιώνοντας στην πράξη θεωρίες που μέχρι πρόσφατα κινούνταν κυρίως στο επίπεδο της φυσικής έρευνας.
