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“超吸收”量子电池概念得到验证
加入时间:2022-01-22    来源:科技日报

  据近日发表在《科学进展》杂志上的论文,澳大利亚阿德莱德大学的研究人员及其海外合作伙伴在使量子电池成为现实的过程中迈出了关键一步。他们成功地证明了超吸收的概念,这是支撑量子电池的关键思想。
  
  研究人员介绍说,超吸收是一种适用于量子技术的复杂科学理论,它表示一种量子集体效应,分子状态之间的转变会产生建设性干扰。建设性干扰发生在各种波(光、声、水上的波)中,当不同的波加起来产生比任何一种波都更大的影响时,超吸收就会发生。至关重要的是,与每个分子单独作用相比,这使得组合分子能够更有效地吸收光。这意味着量子能量存储设备中的分子越多,即量子电池越大,它吸收能量的效率就越高,充电时间更快。
  
  阿德莱德大学光子学与高级传感研究所研究员詹姆斯·Q·夸赫博士说:“从理论上讲,量子电池的充电功率增长速度可能快于电池尺寸,这可能会带来新的充电方式。”
  
  为了证明超吸收的概念,研究小组建造了不同尺寸的小型晶片状微腔,每个微腔都含有不同数量的有机分子。然后,他们用激光为每个晶片状微腔充电。
  
  “微腔的活性层包含存储能量的有机半导体材料。量子电池超吸收效应的基础是,所有分子通过一种称为量子叠加的特性共同作用的想法。”夸赫博士说。
  
  “随着微腔尺寸的增大和分子数量的增加,充电时间缩短。”夸赫博士说,“这是一项重大突破,标志着量子电池发展的一个重要里程碑。”
  
  据研究团队称,量子电池的想法有可能对可再生能源和微型电子设备中的能量捕获和存储产生重大影响。
  
  到2040年,人们的能源消耗水平预计将比2015年增加28%。大部分能源仍将来自化石燃料,但这需要付出很大的环境污染代价。一种能够同时收集和储存光能的电池将大大降低成本,同时减少太阳能技术存在的能源不确定性。在量子力学的推动下,电池技术的新前景可能会因此次研究而成为现实。(实习记者张佳欣)
  
  总编辑圈点
  
  量子电池的概念2015年才被提出来,但这个名词自带魔力:让人听起来就觉得它遥不可及。不过,这不影响其在科学家心中的地位——量子电池被认为在未来极有可能彻底改变能量存储行业,简单来说,就是充电比所有传统电池都快。正因此,支撑量子电池的关键思想——“超吸收”原理的首次成功证明才如此备受重视。这被看作是量子电池或将成为现实的一个标志。
(责任编辑:马妍)
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