Forskere laver en plan for et kvantebatteri, der ikke mister opladningen

Forskere fra universiteterne i Alberta og Toronto udviklede en plan for et nyt kvantebatteri, der ikke lækker ladning.

"Et kvantebatteri er et lille, batteri i nanostørrelse beregnet til at blive brugt til applikationer på nanoskalaen, " forklarede U af A kemiker Gabriel Hanna, som var hovedforsker på undersøgelsen.

Han sagde, at forskningen giver en teoretisk demonstration af, at det er muligt at skabe et tabsfrit kvantebatteri - hvilket giver en fordel i forhold til tidligere foreslåede kvantebatterier.

"De batterier, som vi er mere fortrolige med - som lithium-ion-batteriet, der driver din smartphone - er afhængige af klassiske elektrokemiske principper, der henviser til, at kvantebatterier udelukkende er afhængige af kvantemekanik, " bemærkede Hanna.

Han sagde, at batterierne kan blive en vigtig komponent i mange kvanteenheder - i stand til at drive kvantecomputere, for eksempel – og i praksis, de kunne bygges ved hjælp af nuværende solid state-teknologier.

For at realisere deres idé, forskerholdet betragtede en åben kvantenetværksmodel med høj strukturel symmetri som en platform til lagring af excitonisk energi – energi udnyttet, når en elektron absorberer en tilstrækkeligt energisk lysfoton. Ved at bruge denne model, de viste, at det er muligt at lagre energi uden tab, på trods af at man er åben over for et miljø.

"Nøglen er at forberede dette kvantenetværk i det, der kaldes en mørk tilstand, " forklarede Hanna. "Mens i en mørk tilstand, netværket kan ikke udveksle energi med omgivelserne. I det væsentlige, systemet bliver immunt over for alle miljøpåvirkninger. Det betyder, at batteriet er meget robust over for energitab."

Ved at bruge denne model, forskerne foreslog også en generel metode til at aflade den lagrede energi fra batteriet efter behov, som involverer at bryde netværkets strukturelle symmetri på en kontrolleret måde.

Fremtidig forskning vil udforske levedygtige måder at oplade og aflade batteriet på, samt måder at skalere det op til brug i praktiske applikationer.

Studiet, "Tabsfrit Excitonsk kvantebatteri, " blev offentliggjort i Journal of Physical Chemistry C .