Las baterías cuánticas podrían revolucionar algún día el almacenamiento de energía a través de lo que parece una paradoja: cuanto más grande es la batería, más rápido se carga.
Por primera vez, un equipo de científicos ha demostrado el principio mecánico cuántico de la superabsorción que sustenta las baterías cuánticas en un dispositivo de prueba de concepto.
El peculiar mundo de la física cuántica está lleno de fenómenos que nos parecen imposibles. Las moléculas, por ejemplo, pueden entrelazarse tanto que empiezan a actuar colectivamente, lo que puede dar lugar a toda una serie de efectos cuánticos. Esto incluye la superabsorción, que aumenta la capacidad de una molécula para absorber la luz.
La superabsorción es un efecto cuántico colectivo en el que las transiciones entre los estados de las moléculas interfieren de forma constructiva. Esta se da en todo tipo de ondas (luz, sonido, ondas en el agua), y ocurre cuando diferentes ondas se suman para dar un efecto mayor que el de cualquiera de ellas por separado. Esto permite que las moléculas combinadas absorban la luz de forma más eficiente que si cada molécula actuara por separado.
En una batería cuántica, este fenómeno tendría un beneficio muy claro. Cuantas más moléculas almacenen energía, más eficazmente podrán absorberla; en otras palabras, cuanto más grande sea la batería, más rápido se cargará.
Al menos, así es como debería funcionar en teoría. La superabsorción aún no se había demostrado a una escala lo suficientemente grande como para construir baterías cuánticas, pero el nuevo estudio lo ha conseguido. Para construir su dispositivo de prueba, los investigadores colocaron una capa activa de moléculas absorbentes de luz -un tinte conocido como Lumogen-F Orange- en una microcavidad entre dos espejos.
Los espejos de esta microcavidad se fabricaron utilizando un método estándar para hacer espejos de alta calidad. Se trata de utilizar capas alternas de materiales dieléctricos, dióxido de silicio y pentóxido de niobio, para crear lo que se conoce como «reflector de Bragg distribuido«. Así se consiguen espejos que reflejan mucha más luz que un espejo típico de metal o vidrio. Esto es importante porque quieren que la luz permanezca dentro de la cavidad el mayor tiempo posible.
A continuación, el equipo utilizó la espectroscopia de absorción transitoria ultrarrápida para medir cómo las moléculas de colorante almacenaban la energía y a qué velocidad se cargaba todo el dispositivo. Y, efectivamente, a medida que aumentaba el tamaño de la microcavidad y el número de moléculas, el tiempo de carga disminuía, lo que demostraba la existencia de una superabsorción.
En última instancia, este avance podría allanar el camino hacia las baterías cuánticas prácticas, lo que permitiría crear vehículos eléctricos de carga rápida o sistemas de almacenamiento de energía que puedan hacer frente a las ráfagas de energía procedentes de fuentes renovables. Pero, por supuesto, aún es muy pronto para esta investigación.
Los siguientes pasos son explorar cómo se puede combinar con otras formas de almacenar y transferir energía, para conseguir un dispositivo que pueda ser útil en la práctica.
Fuente:
https://ecoinventos.com/prueba-de-concepto-confirma-posibilidad-tener-baterias-cuanticas/
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