Bilim insanları uzun süredir teorik olarak üzerinde çalışılan kuantum piller konusunda önemli bir prototip geliştirdi. Yeni sistem yalnızca femtosaniyeler içinde şarj olabiliyor ve ardından küçük miktarda elektrik akımı üretebiliyor.
Henüz telefonları veya elektrikli otomobilleri çalıştırabilecek bir pil değil. Prototip çok az enerji depoluyor ve bunu yalnızca nanosaniler boyunca koruyabiliyor. Buna rağmen çalışma, kuantum etkilerinden yararlanılarak enerjinin çok hızlı şekilde depolanabileceğini gösteriyor.
Kuantum Pil Çok Farklı Çalışıyor
Prototip, aralarında yaklaşık 100 nanometre bulunan iki aynadan oluşan optik bir mikro boşluk kullanıyor. Aynaların arasındaki alan organik boya molekülleriyle dolduruluyor. Lazer sisteme gönderildiğinde ışık ve moleküller arasında güçlü bir etkileşim oluşuyor. Moleküller enerjiyi tek tek absorbe etmek yerine kolektif olarak tepki veriyor. Bu olay “süper emilim” olarak adlandırılıyor.
Sistemin en önemli özelliği burada ortaya çıkıyor. Geleneksel piller büyüdükçe şarj süreleri genellikle uzarken kuantum pilde daha fazla molekülün bulunması enerji emilimini hızlandırabiliyor. Kuantum pilin şarj olması yalnızca birkaç femtosaniye sürüyor. Bir femtosaniye, saniyenin katrilyonda birine denk geliyor.
Prototip enerjiyi ise nanosaniler boyunca tutabiliyor. Bu süre şarj süresinden yaklaşık altı katrilyon kat daha uzun. Araştırmacılar ayrıca sistemden elektrik akımı çekmeyi de başardı. Ancak üretilen akım oldukça küçük. Prototip yalnızca birkaç milyar elektronvolt seviyesinde enerji depolayabiliyor. Bu nedenle günlük elektronik cihazlarda kullanılabilmesi için kapasitesinin ciddi şekilde artırılması gerekiyor.
İlk Kullanım Alanı Telefonlar Olmayabilir
Kuantum pillerin asıl avantajının daha fazla enerji depolamak değil, enerjiyi çok hızlı şekilde almak ve kontrollü biçimde aktarmak olması bekleniyor. Bu nedenle teknolojinin ilk olarak kuantum bilgisayarlar gibi özel sistemlerde kullanılması daha olası. Araştırmacılar hızlı enerji aktarımının bu tür cihazların verimliliğine katkı sağlayabileceğini düşünüyor.
Prototipin oda sıcaklığında çalışabilmesi de önemli bir avantaj. Bazı kuantum pil tasarımları çok düşük sıcaklıklarda çalışan süper iletken sistemlere dayanıyor. Yeni yaklaşım bu açıdan daha kolay uygulanabilecek bir alternatif sunuyor.
Araştırmacılar mevcut sınırlamaları aşmak için kuantum ve klasik bileşenleri bir araya getiren hibrit bir tasarım üzerinde çalışıyor. Amaç hızlı şarj özelliğini korurken enerjiyi daha uzun süre depolayabilmek. Bir diğer hedef ise çok sayıda mikroskobik kuantum pili birbirine bağlamak. Böylece daha yüksek miktarda enerji sağlayan bir sistem oluşturulması planlanıyor.
Yorum Yap