Một nhóm các nhà khoa học tại Tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghiệp khối thịnh vượng chung (CSIRO) vừa phát triển thành công nguyên mẫu hoạt động của pin lượng tử. Bước đột phá đáng kể này đưa công nghệ này đến gần hơn với các ứng dụng tiềm năng trong thực tế.
Pin thông thường lưu trữ năng lượng thông qua các phản ứng hóa học. Trong khi đó, pin lượng tử hoạt động dựa trên các nguyên tắc của cơ học lượng tử.
Chúng khai thác năng lượng của photon, là các hạt cơ bản của ánh sáng. Sự khác biệt cơ bản này cho phép pin lượng tử thể hiện các đặc tính và lợi thế độc đáo so với pin thông thường.
Nhóm nghiên cứu CSIRO tạo ra loại pin lượng tử, sử dụng một khoang vi mô. Đó là không gian nhỏ, chứa đầy các phân tử hữu cơ, được đặt giữa các gương có kích thước micron, phản xạ cao. Những gương này giữ ánh sáng laser, khiến các phân tử hấp thụ năng lượng từ ánh sáng.
Nhóm nghiên cứu sử dụng hiện tượng vướng víu lượng tử. Vướng víu là một hiệu ứng lượng tử, trong đó hai hạt được liên kết với nhau, có cùng mối liên hệ đặt biệt về tính chất, bất kể chúng cách xa nhau đến đâu.
Trong pin lượng tử của CSIRO, các phân tử bị vướng víu với các photon. Sự vướng víu này dẫn đến một hiệu ứng đáng chú ý, được gọi là siêu hấp thụ.
Siêu hấp thụ cho phép pin lượng tử sạc nhanh hơn nhiều so với pin thông thường. Càng có nhiều phân tử trong khoang vi mô, quá trình sạc càng nhanh. Điều này do các phân tử vướng víu hoạt động cùng nhau để hấp thụ năng lượng một cách tập thể.
Bước đột phá này có tiềm năng cách mạng hóa trong nhiều lĩnh vực. Pin lượng tử có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của pin mặt trời, cho phép chúng thu và lưu trữ năng lượng mặt trời nhanh hơn. Chúng cũng có thể hỗ trợ các thiết bị điện tử hoạt động hiệu quả, mạnh mẽ hơn.
Mặc dù nguyên mẫu này chứng minh tính khả thi của pin lượng tử, nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm, trước khi có thể khai thác đáng tin cậy. Ví dụ, pin mặt trời và máy ảnh hiện tại có thể lưu trữ năng lượng từ nhiều bước sóng khác nhau, trong khi pin lượng tử của nhóm CSIRO chỉ có thể hấp thụ ánh sáng ở một bước sóng cụ thể.
Nhóm CSIRO có kế hoạch khám phá các vật liệu, cấu hình khác nhau và cải tiến thiết kế của mình hơn nữa. Mục tiêu là tạo ra pin lượng tử thiết thực, tiết kiệm chi phí để sử dụng rộng rãi.
Sự phát triển này đánh dấu bước tiến quan trọng trong quá trình tìm kiếm các công nghệ lưu trữ năng lượng mới và cải tiến. Pin lượng tử hứa hẹn một giải pháp lưu trữ năng lượng trong tương lai sạch hơn, bền vững hơn.
