Bilim insanları femtosaniyelerde şarj olan kuantum bataryası geliştirdi

Avustralya'nın ulusal bilim ajansı CSIRO araştırmacıları, geleneksel lityum-iyon bataryalardan kökten farklı bir kuantum bataryası prototipi geliştirdi. Bu yeni teknoloji, şarj hızının cihazın boyutuyla birlikte artması ve elektrik akımı üretmesiyle uzmanların dikkatini çekiyor. Bu konuda Ixbt.com haber veriyor.

Ixbt.com'un verilerine göre, yeni çalışma kuantum fizikçisi James Quach liderliğindeki bir ekip tarafından yürütülüyor. Geleneksel bataryalardan farklı olarak bu cihaz, enerji depolamak için kimyasal reaksiyonlara dayanmıyor; bunun yerine ışık ve maddenin etkileşimine dayalı kolektif kuantum etkilerinden yararlanıyor.

Kuantum bataryası nasıl çalışır

Cihazın temelini, birbirinden sadece 100 nanometre mesafede bulunan iki küçük aynadan oluşan optik bir mikro boşluk oluşturuyor. Bu, insan saçı kalınlığından yaklaşık bin kat daha incedir. Aynalar arasındaki boşluk, organik boya molekülleriyle doldurulmuş olup lazer yardımıyla aydınlatılıyor.

Fotonların moleküllerle etkileşimi, ışık ve maddenin hibrit halleri olan polaritonları oluşturuyor. Sonuç olarak süper emilim etkisi ortaya çıkıyor ve moleküller enerjiyi bağımsız olarak değil, kolektif bir şekilde soğurmaya başlıyor. Sistemdeki molekül sayısı ne kadar fazlaysa, enerji emme süreci o kadar hızlanıyor.

Beklentiler ve pratik uygulamalar

Günümüzde deneysel numune, femtosaniyelerde —saniyenin katrilyonda biri kadar sürede— şarj olabiliyor. Depolanan enerji ise şarj sürecinden yaklaşık bir milyon kat daha uzun süre, yani nanosaniyeler boyunca korunabiliyor. Buna rağmen teknoloji, şu an için bir akıllı telefon veya elektrikli araç için tasarlanmış batarya seviyesinden oldukça uzak.

Mevcut prototipin kapasitesi mikroskobik düzeyde olup sadece birkaç milyar elektron-volt değerindedir. Araştırmacıların önündeki temel görev, sadece bu göstergeyi artırmak değil, aynı zamanda depolanan enerjiyi kararlı bir şekilde dışarı aktarabilmektir. Yapılan son deney bu yönde önemli bir adım olup, ekip bataryadan elektrik akımı almayı sağlayan ek bir katman ekledi.

CSIRO çalışmasının bir diğer önemli avantajı ise oda sıcaklığında çalışabilmesidir. Alternatif kuantum bataryası konseptlerinin bazıları süper iletkenler kullanarak -150 °C'nin altında soğutma gerektiriyor, bu da pratik uygulamayı önemli ölçüde zorlaştırıyor.