Wetenschappers van de universiteiten van Alberta en Toronto ontwikkelden een blauwdruk voor een nieuwe kwantumbatterij die geen lading lekt.

"Een kwantumbatterij is een kleine, batterij van nanoformaat bedoeld voor toepassingen op nanoschaal, " verklaarde U van A chemicus Gabriel Hanna, die de hoofdonderzoeker van het onderzoek was.

Hij zei dat het onderzoek een theoretische demonstratie geeft dat het creëren van een verliesvrije kwantumbatterij mogelijk is, wat een voordeel biedt ten opzichte van eerder voorgestelde kwantumbatterijen.

"De batterijen waar we meer bekend mee zijn, zoals de lithium-ionbatterij die je smartphone van stroom voorziet, vertrouwen op klassieke elektrochemische principes, overwegende dat kwantumbatterijen uitsluitend afhankelijk zijn van kwantummechanica, ’ merkte Hanna op.

Hij zei dat de batterijen een belangrijk onderdeel kunnen worden in veel kwantumapparaten - in staat om kwantumcomputers van stroom te voorzien, bijvoorbeeld – en in de praktijk, ze zouden kunnen worden gebouwd met behulp van de huidige solid-state technologieën.

Om hun idee te realiseren, het onderzoeksteam beschouwde een open kwantumnetwerkmodel met hoge structurele symmetrie als een platform voor het opslaan van excitonische energie - energie die wordt benut wanneer een elektron een voldoende energetisch foton van licht absorbeert. Met behulp van dit model, ze toonden aan dat het mogelijk is om energie op te slaan zonder enig verlies, ondanks dat je open staat voor een omgeving.

"De sleutel is om dit kwantumnetwerk voor te bereiden in wat een donkere staat wordt genoemd, " legde Hanna uit. "In een donkere staat, het netwerk kan geen energie uitwisselen met zijn omgeving. In essentie, het systeem wordt immuun voor alle omgevingsinvloeden. Dit betekent dat de batterij zeer robuust is tegen energieverliezen."

Met behulp van dit model, de onderzoekers stelden ook een algemene methode voor om de opgeslagen energie van de batterij op verzoek te ontladen, waarbij de structurele symmetrie van het netwerk op een gecontroleerde manier wordt verbroken.

Toekomstig onderzoek zal levensvatbare manieren onderzoeken om de batterij op te laden en te ontladen, evenals manieren om het op te schalen voor gebruik in praktische toepassingen.

De studie, "Verliesvrije Excitonic Quantum Batterij, " werd gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry C .