量子電池可以通過(guò)看似違反邏輯的方式徹底改變能量存儲(chǔ)技術(shù)——電池容量越大，充電速度反而越快?？茖W(xué)家團(tuán)隊(duì)首次展示了超吸收的量子力學(xué)原理，該原理在概念驗(yàn)證設(shè)備中支持了量子電池的可行性。

量子物理學(xué)的古怪世界充滿了對(duì)我們來(lái)說(shuō)似乎不可能的現(xiàn)象。分子可以糾纏在一起，仿若單個(gè)粒子，這可能導(dǎo)致一系列量子效應(yīng)。這包括超吸收，后者提高了分子吸收光的能力。

“超吸收是一種量子集體效應(yīng)，分子狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變會(huì)產(chǎn)生 相長(zhǎng)干涉?！痹撗芯康耐ㄓ嵶髡?James Quach 告訴 New Atlas?！?相長(zhǎng)干涉發(fā)生在各種波(光、聲、水上的波)中，并且當(dāng)不同的波加起來(lái)產(chǎn)生1+1大于2的效果時(shí)就會(huì)發(fā)生。至關(guān)重要的是，與每個(gè)分子單獨(dú)作用相比，組合分子能夠更有效地吸收光?！?/p>

在量子電池中，這種現(xiàn)象將有非常明顯的好處。你擁有的能量?jī)?chǔ)存分子越多，它們吸收能量的效率就越高——換句話說(shuō)，你制造的電池越大，它充電的速度就越快。

至少，理論上它應(yīng)該是這樣工作的。超吸收尚未在足以制造量子電池的層面上得到證明，但這項(xiàng)新研究現(xiàn)在已經(jīng)做到了對(duì)基本理論的驗(yàn)證。為了構(gòu)建他們的測(cè)試設(shè)備，研究人員在兩個(gè)鏡子之間的微腔中放置了一層吸光子的活性層——一種稱為 Lumogen-F 橙色的染料。

“微腔中的鏡子是使用標(biāo)準(zhǔn)方法制造的，使用交替的介電材料層——二氧化硅和五氧化二鈮——來(lái)制造所謂的‘分布式布拉格反射器’。這比典型的金屬/玻璃鏡子反射更多的光。這很重要，因?yàn)槲覀兿Ｍ獗M可能長(zhǎng)時(shí)間地留在腔內(nèi)?！?/p>

然后，該團(tuán)隊(duì)使用超快瞬態(tài)吸收光譜來(lái)測(cè)量染料分子如何儲(chǔ)存能量以及整個(gè)設(shè)備的充電速度。果然，隨著微腔尺寸和分子數(shù)量的增加，充電時(shí)間減少，證明了超吸收在起作用。

最終，這一突破可能為實(shí)用的量子電池鋪平道路，為快速充電的電動(dòng)汽車或能夠應(yīng)對(duì)可再生能源爆發(fā)的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)創(chuàng)造條件。但是，當(dāng)然，這項(xiàng)研究還處于早期階段。

“這里是一個(gè)原理證明……接下來(lái)的步驟是探索如何將其與其他儲(chǔ)存和傳輸能量的方式結(jié)合起來(lái)，以提供一種實(shí)用的設(shè)備。”

該研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。