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| Crédito: Universidad de Adelaida |
Las baterías cuánticas tienen el potencial de almacenar energía en una nueva clase de dispositivos compactos y potentes que podrían potenciar la adopción de energías renovables y reducir masivamente nuestra dependencia de los combustibles fósiles.
Ahora, un grupo internacional de científicos ha dado un paso importante para hacer realidad estas baterías. Según un comunicado de prensa de la Universidad de Adelaida, el equipo ha demostrado por primera vez el concepto crucial de la superabsorción.
Mediante una serie de pruebas de laboratorio, el equipo demostró con éxito el concepto de superabsorción, un fenómeno de la mecánica cuántica con implicaciones potencialmente importantes en el campo de la computación cuántica y el almacenamiento de energía. La superabsorción, como muchas otras peculiaridades cuánticas, hace posible lo aparentemente imposible mediante la manipulación sutil de las moléculas a escala cuántica.
En una entrevista con NewAtlas, el Dr. James Q. Quach, uno de los investigadores del proyecto de la Universidad de Adelaida, dijo que "la superabsorción es un efecto colectivo cuántico en el que las transiciones entre los estados de las moléculas interfieren constructivamente".
"La interferencia constructiva 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", continuó. "De manera crucial, esto permite que las moléculas combinadas absorban la luz de manera más eficiente que si cada molécula actuara por separado". En efecto, esto significa que cuantas más moléculas haya en el dispositivo de almacenamiento de energía cuántica, más eficazmente podrá absorber la energía, lo que significa tiempos de carga más rápidos.
Los nuevos descubrimientos podrían conducir a grandes sistemas de almacenamiento con tiempos de carga increíblemente rápidos, lo que permitiría nuevas aplicaciones en el almacenamiento de energías renovables. "Las baterías cuánticas, que utilizan los principios de la mecánica cuántica para mejorar sus capacidades, requieren menos tiempo de carga cuanto más grandes son", afirma el Dr. Quach en el comunicado de prensa de la Universidad de Adelaida. "Es teóricamente posible que la potencia de carga de las baterías cuánticas aumente más rápido que el tamaño de la batería, lo que podría permitir nuevas formas de acelerar la carga".
El equipo, que ha presentado sus hallazgos en la revista Science Advances, utilizó un láser para cargar varias microcavidades en capas de diferentes tamaños, cada una de las cuales contenía un número variable de moléculas orgánicas. "La capa activa de la microcavidad contiene materiales semiconductores orgánicos que almacenan la energía. El efecto superabsorbente de las baterías cuánticas se basa en la idea de que todas las moléculas actúan colectivamente a través de una propiedad conocida como superposición cuántica", explicó el Dr. Quach.
"Al aumentar el tamaño de la microcavidad y el número de moléculas, el tiempo de carga disminuye", continuó. "Se trata de un avance significativo y marca un hito importante en el desarrollo de la batería cuántica".
Todo esto es crucial para desarrollar nuevas formas más sostenibles de almacenar energía, según el equipo de investigadores. Para 2040, explican, se espera que el consumo de energía de las personas haya aumentado un 28% en comparación con los niveles de 2015. Con una batería cuántica, las empresas de energías renovables podrían recoger y almacenar la energía de la luz simultáneamente, lo que supondría una gran reducción de costes, explica el equipo. El siguiente paso, y el más importante, para el equipo es desarrollar un prototipo de batería cuántica que funcione plenamente, utilizando el fenómeno de la superabsorción que han revelado como verdadero en sus experimentos de prueba de concepto.
Fuentes, créditos y referencias:
James Q. Quach et al, Superabsorption in an organic microcavity: Toward a quantum battery, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abk3160
Fuente: Universidad de Adelaide
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