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研究者らは世界初の小型の概念実証用量子電池を開発した。この技術が再現できれば、エネルギー貯蔵の分野を永遠に変革し、軽量で遠隔地からの電化の新たな可能性が開かれる可能性がある、と専門家らは言う。 研究チームは、量子電池の設計について、3月13日に学術誌に掲載された研究で説明した。 光: 科学と応用。長期のバッテリー保管だけでなく、大型電気自動車などの高密度バッテリー用途にも使用できるという。 将来的には、量子電池は従来の電池よりもはるかに速く充電でき、より高いエネルギー密度と耐久性を実証できるようになるだろうと同氏は述べた。 ジェームズ・ハッチンソンこの研究の共著者であり、メルボルン大学の物理化学准教授。 気に入っていただけるかもしれません 標準的なリチウムイオン (Li-ion) バッテリーでは、 イオンはカソードとアノードの間を移動します 電解質を通して。しかし、量子電池の内部では、エネルギーはコヒーレント分子、つまり振動エネルギーや電子状態などの非ランダムな内部状態を共有する分子間の電磁励起として保存されます。これにより、相互に固定された関係を維持することができます。 量子電池は、次のような奇妙な法則に依存しています。 量子力学。この場合、研究者らは量子コヒーレンス、つまり局所的な粒子の塊が一度に複数の状態で存在する効果に依存しました。これらの粒子は、状態の「重ね合わせ」にありますが、互いに予測可能な方法で作用します。バッテリーに集められた凝集粒子はダメージを受けます 量子もつれこれは、単に相互に調整されているのではなく、機能的に同等であり、より大きなシステムを形成していることを意味します。 これにより、サイズに関係なく、バッテリー内のすべての分子が一定の速度で充電されるようになります。関与する分子が増えるほど、システム全体でより効率的にエネルギーが吸収されるため、バッテリーのサイズが大きくなるにつれて実質的に充電時間が短縮されます。 「従来の電池と同様に、量子電池はエネルギーを充電、貯蔵、放出します」とハッチンソン氏は声明で説明した。 「しかし、日常的なバッテリーは化学反応に依存していますが、量子バッテリーは量子力学の特性を利用しています。量子の利点は、システムが単一の巨大な『超吸収』イベントで光を吸収することであり、これによりバッテリーがより速く充電されることです。」 世界で最も魅力的な発見をあなたの受信箱に直接お届けします。 量子電池の構成 バッテリーを構築するために、研究者らは次のものに依存しました。 量子光学におけるディッケのモデルこれは、光と物質が設定値を超えて結合すると、超放射状態になる可能性があり、エミッターのグループが短くて強いパルスで集合的に光を放射することを示しています。 実際には、バッテリーは銀の鏡の間に挟まれた有機半導体の一連の層（結合が発生する部分）で構成され、光を小さな体積に閉じ込めて複数回反射させる微視的な構造であるマイクロキャビティを作り出します。 これにより、コヒーレントな分子または原子のグループが、量子電池の放電に必要な機能である統一されたパルスで光を放出するだけでなく、コヒーレントな分子の二乗に等しい速度で光を吸収することが可能になります。これは超吸収として知られています。マイクロキャビティは、ディッケモデルで確立された光と物質との間の確立された関係を達成するための適切な閉じ込め環境を提供するため、結合と超吸収に不可欠です。 次に読むもの […]