Wissenschaftler haben eine Quantenbatterie entwickelt, die in Femtosekunden lädt

Forscher der nationalen australischen Wissenschaftsbehörde CSIRO haben einen Prototyp einer Quantenbatterie entwickelt, der sich grundlegend von herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus unterscheidet. Diese neue Technologie erregt die Aufmerksamkeit von Experten, da die Ladegeschwindigkeit mit der Größe des Geräts zunimmt und es elektrischen Strom erzeugen kann. Dies berichtet Ixbt.com berichtet .

Laut ixbt.com wird die neue Entwicklung von einem Team unter der Leitung des Quantenphysikers James Quach vorangetrieben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien basiert dieses Gerät nicht auf chemischen Reaktionen zur Energiespeicherung, sondern nutzt kollektive Quanteneffekte, die auf der Wechselwirkung von Licht und Materie beruhen.

Wie eine Quantenbatterie funktioniert

Das Herzstück des Geräts bildet ein optischer Mikroresonator, der aus zwei winzigen Spiegeln besteht, die nur 100 Nanometer voneinander entfernt sind. Das ist etwa tausendmal dünner als die Dicke eines menschlichen Haares. Der Raum zwischen den Spiegeln ist mit organischen Farbstoffmolekülen gefüllt und wird mit einem Laser beleuchtet.

Die Wechselwirkung der Photonen mit den Molekülen erzeugt hybride Zustände aus Licht und Materie, sogenannte Polaritonen. Infolgedessen tritt ein Superabsorptions-Effekt auf, bei dem die Moleküle Energie nicht unabhängig, sondern kollektiv aufnehmen. Je mehr Moleküle sich im System befinden, desto schneller verläuft der Energieabsorptionsprozess.

Perspektiven und praktische Anwendung

Derzeit ist das experimentelle Modell in der Lage, in Femtosekunden – dem Billiardstel einer Sekunde – zu laden. Die gespeicherte Energie bleibt etwa eine Million Mal länger erhalten als der Ladevorgang, also im Nanosekundenbereich. Dennoch ist die Technologie noch weit von einer Batterie für Smartphones oder Elektrofahrzeuge entfernt.

Die Kapazität des aktuellen Prototyps ist mikroskopisch klein und beträgt nur wenige Milliarden Elektronenvolt. Die Hauptaufgabe der Forscher besteht nicht nur darin, diesen Wert zu erhöhen, sondern die gespeicherte Energie auch stabil abzurufen. Das letzte Experiment ist ein wichtiger Schritt in diese Richtung, da das Team eine zusätzliche Schicht hinzugefügt hat, die es ermöglicht, elektrischen Strom aus der Batterie zu entnehmen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der CSIRO-Entwicklung ist, dass sie bei Raumtemperatur funktioniert. Einige alternative Konzepte für Quantenbatterien erfordern den Einsatz von Supraleitern und eine Kühlung auf Temperaturen unter -150 °C, was die praktische Anwendung erheblich erschwert.