Batteria quantistica che si ricarica da sola, incubo delle aziende elettriche

• Gli scienziati australiani hanno escogitato un modo per creare una batteria quantistica che si carica con la luce ambientale (fotocaricabile) e si carica più velocemente man mano che si ingrandisce.

Gli scienziati dell’Università di Adelaide in Australia affermano di aver compiuto un grande passo per la sostenibilità energetica della civiltà scoprendo un modo per produrre le batterie quantistiche finora teoriche. Questo nuovo tipo di batteria, dicono, utilizza le proprietà degli atomi quantistici entangled per utilizzare la luce ambientale per caricarsi molto più rapidamente di una normale batteria collegata a una corrente elettrica. Cioè, non avrebbero bisogno di una fonte esterna per caricare.

Secondo il Dr James Quach, autore principale dello studio pubblicato sulla rivista scientifica Science Advances, l’effetto quantistico collettivo produce un effetto di super-assorbimento, “l’idea che la velocità con cui la molecola può assorbire la luce aumenta all’aumentare del numero di molecole” nella batteria. Questa osservazione segue il lavoro di un team scientifico canadese del 2019, che ha proposto di abbandonare le batterie agli ioni di litio per catturare e immagazzinare energia utilizzando concetti della meccanica quantistica.

Come funziona la batteria quantistica

Secondo Quach, è un concetto potente e controintuitivo. Quando gli atomi sono quantistici, dice, si verifica quell’effetto di superassorbimento: “Più batterie quantistiche hai, meno tempo ci vorrà per caricarle”. Il tempo, spiega, diminuirà rispetto alla radice quadrata del numero di batterie interbloccate.

Usando la deposizione fisica da vapore a fascio di elettroni, una tecnica che utilizza un fascio di elettroni per vaporizzare gli atomi da un anodo in modo che vengano depositati a strati all’interno di una camera a vuoto, il team di Quach ha costruito microcavità di molecole organiche che assorbono la luce usando un inchiostro chiamato Lumogen-F Orange.

Ogni microcavità, descrive Quach, si trova tra due specchi “creati con un metodo standard per la produzione di specchi di alta qualità”. Parlando al blog di New Atlas, “usa strati alternati di materiali dielettrici – biossido di silicio e pentossido di niobio – per creare quello che è noto come un riflesso di Bragg distribuito“.

Tali specchi, dice, “riflettono molta più luce di un tipico specchio di metallo [o] vetro. Questo è importante, poiché vogliamo che la luce rimanga all’interno della cavità il più a lungo possibile”. Hanno quindi esposto la batteria con dei laser e osservato che questi strati, spessi solo pochi nanometri, erano carichi di energia a una velocità estremamente elevata grazie all’effetto di super-assorbimento prodotto dall’entanglement quantistico. E infatti, con l’aumentare delle dimensioni della microcavità, la velocità di caricamento aumentava.

Finora erano stati in grado di osservare questo effetto solo con pochi atomi, ma secondo Quach, l’esperimento mostra per la prima volta che questi dispositivi possono essere prodotti su larga scala e che non è solo teorico, ma anche pratico.

Quanto tempo ci vorrà per arrivare sul mercato?

Bisognerà aspettare ancora un po’ prima di vedere questa tecnologia nella batteria nel nostro iPhone. Quach e il suo team sono però ottimisti. Il loro prossimo passo, dicono, sarà la costruzione di una proto-batteria quantistica che “essenzialmente avrà tre strati: uno strato di carica, uno strato di accumulo e uno strato di scarica. L’effetto quantistico sarà nello strato di carica“.

La batteria quantistica fotocaricabile

Il team afferma che la batteria finale, che chiamano “batteria quantistica fotocaricabile“, avrà bisogno solo della luce ambientale per caricarsi. Quach pensa che saranno in grado di avere il primo prototipo pronto in tre o cinque anni e che, in linea di principio, può essere utilizzato per alimentare piccoli dispositivi.

Secondo il suo comunicato stampa, questa batteria “fornirebbe una significativa riduzione dei costi riducendo l’imprevedibilità energetica delle tecnologie solari”. In effetti, se ciò che descrivono è vero e hanno successo nei loro prossimi passi, queste batterie quantistiche saranno una di quelle invenzioni che possono influenzare profondamente la nostra attuale dipendenza dai combustibili fossili.