Вчені створили батарею, яка заряджається миттєво, але ненадовго

Дослідники створили прототип квантової батареї, яка заряджається за фемтосекунди — квадрильйонні частки секунди. Однак пристрій поки накопичує дуже мало енергії та утримує її лише протягом наносекунд.

Про те, як працює квантова батарея з надшвидким заряджанням та чому вона поки не замінить акумулятори смартфонів, пише редакція Новини.LIVE з посиланням на TechSpot.

Як влаштований прототип квантової батареї

Пристрій складається з оптичної мікропорожнини — двох дзеркал, розташованих приблизно за 100 нанометрів одне від одного.

Простір між ними заповнений молекулами органічного барвника. Лазер спрямовує світло всередину, де воно сильно взаємодіє з молекулами та створює гібридні стани світла й матерії.

Молекули при цьому поглинають енергію не окремо одна від одної, а колективно.

Батарея заряджається за фемтосекунди, тобто квадрильйонні частки секунди. Отриману енергію вона здатна утримувати протягом наносекунд — приблизно у мільйон разів довше, ніж триває саме заряджання.

Команда Куача вперше продемонструвала суперпоглинання ще у 2022 році. У новому експерименті дослідникам додатково вдалося отримати з батареї електричний струм, хоча його величина поки залишається невеликою.

Чому таку батарею поки не поставлять у смартфон

Головним обмеженням залишається дуже мала кількість накопиченої енергії. Прототип зберігає лише кілька мільярдів електронвольтів і утримує заряд дуже недовго. Для практичного використання потрібно значно збільшити місткість, тривалість зберігання енергії та навчитися контрольовано передавати її підключеному пристрою.

Дослідники вже працюють над гібридною конструкцією, де квантові компоненти відповідатимуть за швидке заряджання, а класичні шари — за довше зберігання енергії.

Також команда планує об'єднувати кілька мікроскопічних батарей у більші системи.

Однією з переваг прототипу є можливість роботи за кімнатної температури. Інші конструкції квантових батарей можуть використовувати надпровідні матеріали, яким необхідні надзвичайно низькі температури — нижче -150°C.

Оптичний підхід позбавлений цієї вимоги, хоча дослідники зазначають, що отримувати енергію з такої системи у контрольований і корисний спосіб поки складно.

Де квантові батареї можуть з'явитися першими

Першою сферою практичного застосування квантових батарей можуть стати не смартфони чи електромобілі, а квантове обладнання.

За словами дослідників, головна перевага технології полягає не у значному збільшенні кількості накопиченої енергії, а у можливості дуже швидко та точно передавати її.

Наступне завдання команди — створити систему, яка зможе накопичувати більше енергії, довше її зберігати та віддавати у потрібний момент.

Раніше Новини.LIVE писали, що науковці просунулися в розробці водних цинк-йодних акумуляторів, які розглядають як альтернативу літій-іонним батареям. У лабораторних випробуваннях такі елементи витримали понад 60 000 циклів заряджання та розряджання, а повне заряджання тривало лише три хвилини.

Також Новини.LIVE розповідали, що батарейки AA та AAA мають схожий вигляд і однакову напругу, але відрізняються розміром, місткістю та призначенням. Через це використовувати один формат замість іншого без урахування вимог пристрою не варто.