Baterie, tedy dobíjitelné zdroje energie pro bezpočet elektronických i jiných zařízení, zůstávají palčivým problémem dnešní doby. Jsou příliš těžké, příliš toxické, jejich dobíjení trvá příliš dlouho, pojmou příliš málo energie. Materiáloví vědci hledají pomoc všude možně, mezi jiným i v přízračném světě kvantové mechaniky.

 

Badatelé australské University of Adelaide, společně s odborníky dalších zemí nedávno zaznamenali klíčový průlom, který podle všeho přiblížil realitě kvantové baterie. Jak říká vedoucí výzkumu James Quach, čím jsou kvantové baterie, které těží z principů kvantové mechaniky, větší, tím méně potřebují času k dobíjení. Dokonce je teoreticky možné, že rychlost jejich dobíjení roste rychleji než velikost takových baterií.

Kvantové baterie jsou založené na superabsorpci. Jak vysvětluje Quach, jde o kvantový jev, při němž se stavy jednotlivých molekul chovají kolektivně a navzájem se „konstruktivně“ ovlivňují. Badatelé se tento doposud spíše teoretický koncept rozhodli prokázat pomocí několika optických mikrorezonátorů různých velikostí, které obsahovaly různá množství organických molekul. Mikrorezonátory pak nabíjeli pomocí světelné energie laseru.

 

Aktivní vrstva mikrorezonátorů podle Quacha obsahovala organické polovodičové materiály, které mohou skladovat energii. Podstata superabsorpčního jevu kvantových baterií vychází z myšlenky, že všechny zúčastněné molekuly se chovají společně, pod bičem kvantové superpozice. Experiment potvrdil, že s rostoucí velikostí mikrorezonátoru klesal čas potřebný k jeho „dobití“ laserem. Quach to považuje za zásadní milník ve vývoji kvantových baterií.

 

Experti očekávají, že v roce 2040 spotřebujeme, v porovnání s rokem 2015, o 28 procent více energie. Většinu si stále pořizujeme z fosilních zdrojů, s příslušnými důsledky. Kvantové baterie, které jsou schopné těžit a zároveň skladovat světelnou energii, by mohly podstatně snížit náklady a rovněž omezit nepříjemnou nepředpověditelnost přísunu solární energie.

 

Výzkum Quachova týmu by mohl vést ke vzniku nového typu praktických a výkonných baterií na světelnou energii, které budou těžit z kvantových principů. Kvantové baterie by mohly změnit pravidla hry o energii. Držme jim palce.

 

Literatura

University of Adelaide 17. 1. 2022.

Science Advances online 14. 1. 2022.