Avustralya’nın ulusal bilim kuruluşu CSIRO’dan James Quach’ın liderlik ettiği bir araştırma ekibi, enerjiyi son derece hızlı bir şekilde emebilen yeni nesil bir kuantum batarya geliştirdi.

Bu prototip, enerjiyi femtosaniyeler düzeyinde, yani saniyenin katrilyonda biri kadar kısa bir sürede emme kapasitesine sahip. Ancak bu durum, kuantum bataryaların mevcut telefon, dizüstü bilgisayar veya elektrikli araçlarda kullanılan geleneksel bataryaların yerine geçmeye hazır olduğu anlamına gelmiyor.

KUANTUM BATARYA BÜYÜDÜKÇE DAHA HIZLI ŞARJ OLUYOR

Geliştirilen prototip, “süper soğurma” adı verilen bir kuantum etkisinden faydalanıyor. Bu sistem, moleküllerin enerjiyi bireysel olarak emmek yerine topluca emmesini sağlıyor.

Molekül sayısı arttıkça, enerji emme hızı da yükseliyor. Bu durum, geleneksel bataryalardan farklı olarak, daha büyük boyutlardaki kuantum bataryaların daha hızlı şarj olabileceği anlamına geliyor.

Prototip, yaklaşık 100 nanometre mesafeye sahip iki ayna arasında oluşturulan optik bir mikro boşluk kullanıyor. Aynaların arasına yerleştirilen organik boya molekülleri, sisteme lazer ışığı gönderildiğinde güçlü etkileşimler oluşturuyor.

Işık ile moleküller arasındaki bu etkileşim, hibrit ışık-madde durumlarını ortaya çıkarıyor ve moleküllerin enerjiyi topluca emmesine olanak tanıyor.

ELEKTRİK AKIMI ÇIKARILABİLDİ

Quach ve ekibi, süper soğurmayı ilk kez 2022 yılında gösterdi. Yeni çalışma kapsamında, depolanan enerjiden elektrik akımı elde edebilme başarısı sağlandı.

Henüz oldukça düşük seviyelerde olsa da, bu bulgu kuantum bataryanın yalnızca enerji depolamakla kalmayıp, aynı zamanda depoladığı enerjiyi elektrik akımı olarak dışarı verebildiğini ortaya koyuyor.

Prototipin depoladığı enerji, şarj süresinin yaklaşık altı büyüklük mertebesi daha uzun süre sistemde kalabiliyor. Yani femtosaniyeler içinde şarj olan batarya, enerjiyi nanosaniyeler boyunca muhafaza edebiliyor.

Kuantum bataryaların, geleneksel bataryalarla yalnızca daha fazla enerji depolayarak rekabet etmesi beklenmiyor. Bu teknolojinin temel avantajı, çok hızlı bir şekilde şarj olabilmesi ve enerjiyi hassas bir biçimde aktarabilmesidir.

TELEFONLARDA KULLANILMASININ ÖNÜNDE BÜYÜK ENGELLER VAR

Deneysel batarya, yalnızca birkaç milyar elektronvolt düzeyinde enerji depolayabiliyor. Bu kapasite, pratik hayatta kullanılabilecek bir güç kaynağı için yetersiz kalıyor.

Ayrıca, enerjinin yalnızca nanosaniyeler boyunca tutulabilmesi, bu teknolojinin pratik uygulamalarında karşılaşılan en büyük sorunlardan biridir. Gerçek bir güç kaynağı geliştirmek için kapasitenin önemli ölçüde artırılması ve depolama süresinin uzatılması gerekmektedir.

Quach, ekibinin bu sınırlamaları aşmayı hedefleyen hibrit bir tasarım geliştirdiğini ifade ediyor. Bu tasarım, hızlı şarj için kuantum bileşenlerini, enerjiyi daha uzun süre depolamak için ise klasik katmanları birleştiriyor. Ekibin bu çalışmayla ilgili bir makale hazırladığı da belirtiliyor.

Araştırmacılar, ayrıca birçok mikroskobik bataryayı birbirine bağlamayı planlıyor.

İLK KULLANIM ALANI KUANTUM DONANIMLARI OLABİLİR

Optik mikro boşluk tabanlı prototipin önemli avantajlarından biri, oda sıcaklığında çalışabilmesidir. Süperiletken malzemeler kullanan bazı alternatif kuantum batarya tasarımları ise oldukça düşük sıcaklıklara ihtiyaç duymakta; bu sistemler -150°C’nin altındaki sıcaklıklarda işlev göstermektedir.

Kuantum bataryaların ilk pratik kullanım alanı, tüketici elektroniği yerine kuantum donanımları olabilir.

Queen’s University Belfast’tan Mauro Paternostro, enerjinin sistemden kontrollü bir şekilde çıkarılmasının zor olabileceğini vurguluyor. Genova Üniversitesi’nden Dario Ferraro ise kuantum etkilerinin çevreyle etkileşim sırasında kolayca bozulabileceğine dikkat çekiyor.

Ferraro, kuantum bataryaların telefon veya elektrikli araçlar gibi günlük uygulamalarda, geleneksel bataryaların yerini almasının olası görünmediğini ve doğal kullanım alanlarının kuantum ölçeği olduğunu düşünüyor. (Kaynak: TechSpot)

Bu haberde yapay zeka üretimi görseller kullanılmıştır