ارائه طرح باتری‌های کوانتومی بدون نیاز به شارژ

باتری‌های کوانتوم اساسا مبنی‌بر قواعد اصول کوانتومی کار می‌کنند. دانشمندان موفق شده‌اند طرحی از این نوع باتری ارائه دهند که شارژ آن تمام نمی‌شود.

دانشمندان دانشگاه آلبرتا و تورنتو موفق شدند طرح باتری کوانتوم جدیدی ارائه کنند که شارژ آن تمام نمی‌شود. گابریل هانا، شیمی‌دان دانشگاه آلبرتا و مسئول این مطالعه گفت:

باتری کوانتومی باتری کوچکی در ابعاد نانو است که برای عملیات‌هایی در سطح نانو طراحی می‌شود.

وی همچنین اظهار کرد این مطالعه اثبات می‌کند به‌لحاظ تئوری امکان ساخت باتری کوانتوم وجود دارد که شارژ آن خالی نمی‌شود. این امر امتیازی برای این باتری‌های کوانتوم جدید درمقابل باتری‌های کوانتوم پیشین به‌شمار می‌رود.

مقاله‌های مرتبط:

هانا خاطرنشان کرد:

باتری‌هایی که با آن‌ها آشنایی بیشتری داریم، ازجمله باتری‌های لیتیوم‌یون که منبع تأمین انرژی گوشی‌های هوشمند هستند، براساس اصول الکتروشیمیایی کلاسیک کار می‌کنند؛ درحالی‌که باتری‌های کوانتوم صرفا به مکانیک کوانتوم متکی هستند.

وی افزود این باتری‌های کوانتومی ممکن است به عنصر مهمی در بسیاری از دستگاه‌های کوانتومی تبدیل شوند؛ مثلا ممکن است بتوانند انرژی کامپیوترهای کوانتومی را تأمین کنند یا با استفاده از فناوری‌های حالت جامد فعلی ساخته شوند.

برای راستی‌آزمایی این ایده، گروه تحقیقاتی مدل شبکه‌ی کوانتومی باز با تقارن ساختاری فراوان را به‌عنوان بستری برای ذخیره‌ی انرژی اکسیتون در نظر گرفتند. انرژی‌ای که در الکترون هنگام دریافت فوتون‌هایی از نور ذخیره می‌شود که به‌اندازه‌ی کافی انرژی دارند، انرژی اکسیتون نامیده می‌شود. این مطالعه نشان داد با وجود قرارگیری در محیط، امکان ذخیره‌ی انرژی بدون از‌دست‌رفتن آن وجود دارد. هانا در‌این‌زمینه این‌چنین توضیح می‌دهد:

نکته اصلی اینجا است که باید این شبکه‌ی کوانتومی را مطابق با شرایطی بسازیم که به آن حالت تاریک گفته می‌شود. در «حالت تاریک» شبکه نمی‌تواند با محیط تبادل انرژی کند. به زبان ساده‌تر، در چنین حالتی سیستم درمقابل تمام اثرهای محیطی مصونیت پیدا می‌کند.

این بدان‌معنا است که باتری انرژی خود را از دست نمی‌دهد و توانایی بسیار زیادی در حفظ انرژی خود پیدا می‌کند. همچنین، محققان با استفاده از این مدل، روش کلی برای تخلیه‌ی انرژی ذخیره‌شده در این باتری‌ها را مطرح می‌کنند که می‌توان درصورت نیاز از آن بهره برد. این روش شامل شکستن تقارن ساختاری شبکه به‌شکلی کنترل‌شده است.

تحقیقات آینده روش‌های مناسبی برای شارژ و تخلیه‌ی باتری را ارائه خواهد کرد. همچنین، انتظار می‌رود دانشمندان راه‌هایی برای تولید باتری‌هایی بیابند که در طرح‌های کاربردی استفاده‌شدنی هستند. این تحقیق، با عنوان «باتری‌های کوانتومی که شارژ خود را از دست نمی‌دهند» در مجله‌ی Physical Chemistry C منتشر شده است.