据近期发表在《科学进展》杂志上的论文,加拿大蒙特利尔学院的研究人员及其海外合作伙伴在使量子电瓶成为现实的过程中迈出了关键一步。她们成功地证明了超吸收的概念,这是支撑量子电瓶的关键思想。
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形成建设性干扰。建设性干扰发生在各类波(光、声、水上的波)中,当不同的波加上去形成比任何一种波都更大的影响时,超吸收才会发生。至关重要的是,与每位分子单独作用相比,这促使组合分子才能更有效地吸收光。这意味着量子能量储存设备中的分子越多,即量子电瓶越大量子通讯储存,它吸收能量的效率就越高,充电时间更快。
澳洲学院光子学与中级传感器研究所研究员詹姆斯·Q·夸赫博士说:“从理论上讲,量子电瓶的充电功率下降速率可能快于电瓶规格,这可能会带来新的充电方法。”
为了证明超吸收的概念,研究小组建造了不同规格的大型晶块状微腔,每位微腔都富含不同数目的有机分子。之后量子通讯储存,她们用激光为每位晶块状微腔充电。
“微腔的活性层包含储存能量的有机半导体材料。量子电瓶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点共同作用的看法。”夸赫博士说。
“随着微腔规格的减小和分子数目的降低,充电时间减短。”夸赫博士说,“这是一项重大突破,标志着量子电瓶发展的一个重要里程碑。”
据研究团队称,量子电瓶的看法有可能对可再生能源和微型电子设备中的能量捕获和储存形成重大影响。
到2040年,人们的能源消耗水平预计将比2015年降低28%。大部份能源仍将来自化石燃料,但这须要付出很大的环境污染代价。一种才能同时搜集和存储光能的电瓶将大大减少成本,同时降低太阳能技术存在的能源不确定性。在量子热学的推进下,电瓶技术的新前景可能会因而次研究而成为现实。(实习记者张佳欣)