Даже несмотря на то, что в последние годы были разработаны технологии, позволяющие миниатюризировать и оптимизировать аккумуляторы, проблема остается: износ аккумуляторов, приводящий к постепенной потере заряда с течением времени и использования. Чтобы обойти эту ловушку, канадские химики разработали концепцию теоретической квантовой батареи без потери зарядной емкости с течением времени. Такая батарея может найти множество практических применений в будущих квантовых устройствах.
Химики из университетов Альберты и Торонто разработали проект новой стабильной квантовой батареи (без постепенной потери заряда). «Квантовая батарея - это крошечная нанобатарея, предназначенная для использования в наномасштабных приложениях», - объясняет химик из Университета Альберты Габриэль Ханна. Исследование было опубликовано в Journal of Physical Chemistry C..
Это исследование представляет собой теоретическую демонстрацию возможности создания квантовой батареи без потери заряда, что дает преимущество перед ранее предложенными квантовыми батареями. «Аккумуляторы, с которыми мы более знакомы, такие как литий-ионные, которые питают смартфоны, основаны на классических электрохимических принципах, тогда как квантовые батареи основаны исключительно на квантовой механике».
Экситонная квантовая батарея: квантовая сеть, помещенная в «темное состояние»
Эти батареи могут стать важным компонентом многих квантовых устройств, способных питать квантовые компьютеры. На практике их можно построить с использованием современных технологий.
Чтобы реализовать свою идею, исследовательская группа представила открытую модель квантовой решетки с высокой структурной симметрией в качестве платформы для хранения экситонной энергии - энергии, используемой, когда электрон поглощает достаточно энергичный фотон света.
По той же теме: Новые электролиты значительно ограничивают деградацию литий-ионных аккумуляторов нового поколения
Используя эту модель, они показали, что можно хранить энергию без потерь, даже если она открыта для окружающей среды.«Главное - подготовить эту квантовую сеть в так называемом темном состоянии. В темном состоянии сеть не может обмениваться энергией с окружающей средой. По сути, система становится невосприимчивой ко всем воздействиям окружающей среды. Это означает, что батарея чрезвычайно устойчива к потере энергии», - говорит Ханна.
Используя эту модель, исследователи также предложили общий метод разрядки накопленной энергии батареи по требованию путем нарушения структурной симметрии энергосистемы в контролируемом режиме. В будущих исследованиях будут изучены жизнеспособные способы зарядки и разрядки батареи, а также способы ее разработки для использования в практических приложениях.