Bilim insanları anında şarj olan kuantum pil geliştirdi
Avustralya merkezli CSIRO araştırmacıları, oda sıcaklığında çalışan ve femtosaniye ölçeğinde şarj olabilen bir kuantum pil prototipi geliştirdi. Teknolojinin ilk aşamada tüketici elektroniğinden çok kuantum bilgisayarlar ve özel laboratuvar donanımlarında kullanılması hedefleniyor.
CSIRO araştırmacıları, oda sıcaklığında çalışabilen ve çok kısa sürede şarj olarak elektrik akımı üretebilen yeni bir kuantum pil prototipi geliştirdi. James Quach liderliğindeki ekip, klasik pil mimarilerinden farklı olarak molekül sayısı arttıkça enerji emme hızını yükselten “süperabsorpsiyon” etkisinden yararlandı. Geliştirilen sistemin, mevcut kapasitesi sınırlı olsa da kuantum donanımlarına yönelik yeni güç çözümlerinin geliştirilmesinde kullanılabileceği belirtiliyor.
SÜPERABSORPSİYON ETKİSİ
Prototip, yaklaşık 100 nanometre aralıkla yerleştirilen iki ayna arasındaki optik mikro boşluğun organik boya molekülleriyle doldurulmasıyla oluşturuldu. Sisteme giren lazer ışığı moleküllerle etkileşime girerek hibrit ışık-madde durumları meydana getiriyor. Süperabsorpsiyon adı verilen kuantum etkisi sayesinde molekül sayısı arttıkça enerji emme hızı da yükseliyor. Bu yapı, klasik pillerde boyut büyüdükçe uzayan şarj sürelerinden farklı olarak femtosaniye ölçeğinde şarj olabiliyor ve küçük ölçekte de olsa dışarıya elektrik akımı verebiliyor.
ODA SICAKLIĞI
Yeni prototipin önemli özelliklerinden biri, benzer kuantum pil çalışmalarında gerekli olabilen eksi 150 derecenin altındaki kriyojenik koşullara ihtiyaç duymadan oda sıcaklığında çalışabilmesi. Cenova Üniversitesi’nden fizikçi Dario Ferraro ile Belfast Queen’s Üniversitesi’nden Mauro Paternostro, sistemin mevcut haliyle enerjiyi yalnızca nanosaniyeler boyunca tutabildiğine dikkat çekiyor. Bu nedenle teknolojinin elektrikli araçlar veya akıllı telefonlar gibi yaygın tüketici ürünlerinin yerini alması için henüz erken olduğu belirtiliyor. Buna rağmen optik mikro boşluktan kontrollü biçimde elektrik akımı elde edilmesi, sistemin işlevsel bir donanım bileşenine dönüştürülmesi açısından önemli bir aşama olarak değerlendiriliyor.
HİBRİT TASARIM
Quach ve ekibi, prototipin kapasite ve depolama süresi sınırlamalarını aşmak için hızlı şarj olan kuantum katmanlarını enerjiyi daha uzun süre tutabilen klasik depolama katmanlarıyla birleştiren hibrit bir yapı üzerinde çalışıyor. Araştırmacılar ayrıca çok sayıda mikroskobik kuantum pili birbirine bağlayarak daha büyük bir güç kaynağı oluşturmayı hedefliyor. İlk kullanım alanlarının kuantum bilgisayarlar ve özel laboratuvar sistemleri olması bekleniyor. Daha yüksek enerjinin daha uzun süre saklanabilmesi halinde teknolojinin yeni nesil işlemci ve veri merkezi güç yönetimi uygulamalarına da uyarlanabileceği öngörülüyor.