Proof of concept viser, at kvantebatterier er muligt

Kvantebatterier kan en dag revolutionere energilagring. De har nemlig lidt af et trick i ærmet. Jo større batteriet er, desto hurtigere oplades det. For første gang har et hold forskere nu demonstreret det kvantemekaniske princip om superabsorption, som ligger til grund for kvantebatterier, i en proof-of-concept-enhed. Forsøget er netop publiceret på Science Advances.

Superabsorption dækker over et molekyles evne til at absorbere lys og beskrives af forskerne som ”en kvantekollektiv effekt, hvor overgange mellem molekylernes tilstande interfererer konstruktivt”.

Konstruktiv interferens forekommer i alle slags bølger – lys, lyd, bølger på vand – og opstår, når forskellige bølger til sammen giver en større effekt end hver bølge for sig selv. Denne effekt er afgørende, da den gør det muligt for de kombinerede molekyler at absorbere lys mere effektivt, end hvis hvert molekyle handlede individuelt.

Jo større batteri, desto hurtigere opladning

I et kvantebatteri har dette en meget klar fordel. Jo flere energilagringsmolekyler man har, jo mere effektivt vil de kunne absorbere energien. Det betyder på godt dansk, at jo større batteriet er, desto hurtigere vil det blive opladet. Denne metode er hidtil ikke blevet demonstreret i stor nok skala til at bygge kvantebatterier, men det er altså nu lykkedes forskerne.

Forskerne har kort fortalt benyttet et aktivt lag af lysabsorberende molekyler – et farvestof kendt som Lumogen-F orange (LFO) – mellem to spejle. Ved brug af skiftende lag af dielektriske materialer – siliciumdioxid og niobium pentoxid – skabte de det, der kaldes en ‘distribueret Bragg-reflektor’. Dette giver spejle, som reflekterer meget mere af lyset end et typisk spejl i glas eller metal.

Herefter brugte de ultrahurtig såkaldt transient-absorptionsspektroskopi [spektroskopi er studiet af interaktionen mellem stof og elektromagnetisk stråling som en funktion af bølgelængden eller frekvens af strålingen, red.] til at måle, hvordan farvestofmolekylerne lagrede energien, og hvor hurtigt hele enheden blev opladet. Efterhånden som antallet af molekyler steg, faldt opladningstiden, hvilket viser superabsorption i funktion.

Se også: Sådan vil fremtidens teknologi ændre vores hverdag

Gennembrud for kvantebatterier

Dette er et gennembrud for kvantebatterier, da det kan gøre det muligt at oplade elektriske køretøjer hurtigt eller at oplagre energi i systemer, der kan håndtere energibølger fra vedvarende energikilder.

Den største udfordring er nu at benytte dette i praksis i større enheder.

Se også: Nyheder om future tech