據近期發表在《科學進展》雜志上的論文,加拿大蒙特利爾學院的研究人員及其海外合作伙伴在使量子電瓶成為現實的過程中邁出了關鍵一步。她們成功地證明了超吸收的概念,這是支撐量子電瓶的關鍵思想。
研究人員介紹說,超吸收是一種適用于量子技術的復雜科學理論,它表示一種量子集體效應,分子狀態之間的轉變會形成建設性干擾。建設性干擾發生在各類波(光、聲、水上的波)中,當不同的波加上去形成比任何一種波都更大的影響時,超吸收才會發生。至關重要的是,與每位分子單獨作用相比,這促使組合分子才能更有效地吸收光。這意味著量子能量儲存設備中的分子越多,即量子電瓶越大量子通訊儲存,它吸收能量的效率就越高,充電時間更快。
澳洲學院光子學與中級傳感器研究所研究員詹姆斯·Q·夸赫博士說:“從理論上講,量子電瓶的充電功率下降速率可能快于電瓶規格,這可能會帶來新的充電方法。”
為了證明超吸收的概念,研究小組建造了不同規格的大型晶塊狀微腔,每位微腔都富含不同數目的有機分子。之后量子通訊儲存,她們用激光為每位晶塊狀微腔充電。
“微腔的活性層包含儲存能量的有機半導體材料。量子電瓶超吸收效應的基礎是,所有分子通過一種稱為量子疊加的特點共同作用的看法。”夸赫博士說。
“隨著微腔規格的減小和分子數目的降低,充電時間減短。”夸赫博士說,“這是一項重大突破,標志著量子電瓶發展的一個重要里程碑。”
據研究團隊稱,量子電瓶的看法有可能對可再生能源和微型電子設備中的能量捕獲和儲存形成重大影響。
到2040年,人們的能源消耗水平預計將比2015年降低28%。大部份能源仍將來自化石燃料,但這須要付出很大的環境污染代價。一種才能同時搜集和存儲光能的電瓶將大大減少成本,同時降低太陽能技術存在的能源不確定性。在量子熱學的推進下,電瓶技術的新前景可能會因而次研究而成為現實。(實習記者張佳欣)