科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
據(jù)近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的論文，澳大利亞阿德萊德大學(xué)的研究人員及其海外合作伙伴在使量子電池成為現(xiàn)實(shí)的過程中邁出了關(guān)鍵一步。他們成功地證明了超吸收的概念，這是支撐量子電池的關(guān)鍵思想。
研究人員介紹說，超吸收是一種適用于量子技術(shù)的復(fù)雜科學(xué)理論，它表示一種量子集體效應(yīng)，分子狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變會(huì)產(chǎn)生建設(shè)性干擾。建設(shè)性干擾發(fā)生在各種波（光、聲、水上的波）中，當(dāng)不同的波加起來產(chǎn)生比任何一種波都更大的影響時(shí)，超吸收就會(huì)發(fā)生。至關(guān)重要的是，與每個(gè)分子單獨(dú)作用相比，這使得組合分子能夠更有效地吸收光。這意味著量子能量存儲設(shè)備中的分子越多，即量子電池越大，它吸收能量的效率就越高，充電時(shí)間更快。
阿德萊德大學(xué)光子學(xué)與高級傳感研究所研究員詹姆斯·Q·夸赫博士說，“從理論上講，量子電池的充電功率增長速度可能快于電池尺寸，這可能會(huì)帶來新的充電方式。”
為了證明超吸收的概念，研究小組建造了不同尺寸的小型晶片狀微腔，每個(gè)微腔都含有不同數(shù)量的有機(jī)分子。然后，他們用激光為每個(gè)晶片狀微腔充電。
“微腔的活性層包含存儲能量的有機(jī)半導(dǎo)體材料。量子電池超吸收效應(yīng)的基礎(chǔ)是，所有分子通過一種稱為量子疊加的特性共同作用的想法。”夸赫博士說。
“隨著微腔尺寸的增大和分子數(shù)量的增加，充電時(shí)間縮短。”夸赫博士說，“這是一項(xiàng)重大突破，標(biāo)志著量子電池發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。”
據(jù)研究團(tuán)隊(duì)稱，量子電池的想法有可能對可再生能源和微型電子設(shè)備中的能量捕獲和存儲產(chǎn)生重大影響。
到2040年，人們的能源消耗水平預(yù)計(jì)將比2015年增加28%。大部分能源仍將來自化石燃料，但這需要付出很大的環(huán)境污染代價(jià)。一種能夠同時(shí)收集和儲存光能的電池將大大降低成本，同時(shí)減少太陽能技術(shù)存在的能源不確定性。在量子力學(xué)的推動(dòng)下，電池技術(shù)的新前景可能會(huì)因此次研究而成為現(xiàn)實(shí)。
總編輯圈點(diǎn)
量子電池的概念2015年才被提出來，但這個(gè)名詞自帶魔力：讓人聽起來就覺得它遙不可及。不過，這不影響其在科學(xué)家心中的地位——量子電池被認(rèn)為在未來極有可能徹底改變能量存儲行業(yè)，簡單來說，就是充電比所有傳統(tǒng)電池都快。正因此，支撐量子電池的關(guān)鍵思想——“超吸收”原理的首次成功證明才如此備受重視。這被看做是量子電池或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)的一個(gè)標(biāo)志。
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