Австралийские исследователи из национального научного агентства CSIRO совместно с Университетом Мельбурна представили первый в мире полноценный прототип батареи, способной не только принимать заряд, но и отдавать электрический ток. Устройство использует эффект «суперпоглощения» — квантовое явление, при котором молекулы поглощают энергию коллективно, а не по отдельности. Благодаря этому батарея заряжается почти мгновенно, что полностью противоречит логике обычных аккумуляторов.
Прототип построен на основе оптического микрорезонатора — двух зеркал на расстоянии около 100 нанометров друг от друга с органическим красителем внутри. При облучении лазером возникает сильная связь между светом и молекулами, создающая гибридные квазичастицы — поляритоны. Процесс зарядки занимает фемтосекунды (квадриллионные доли секунды), а энергия удерживается в течение наносекунд.
Главные цифры и сравнения:
- Время зарядки: фемтосекунды (10⁻¹⁵ с). Для наглядности: фемтосекунда относится к секунде так же, как секунда к 32 миллионам лет;
- Время удержания заряда: наносекунды (10⁻⁹ с). Это в 1 000 000 раз (шесть порядков) дольше, чем длится сама зарядка. Если сравнивать с обычными батареями, то литий-ионный аккумулятор заряжается за 1–2 часа, что в 10²⁰ раз медленнее;
- Накопленная энергия: несколько миллиардов электрон-вольт (эВ). Для сравнения: энергия связи молекулы водорода — 4,5 эВ, энергия фотона видимого света — 2–3 эВ. Запасенная энергия — около 1/200 000 энергии летящего комара (≈ 0,000002 Дж). Типичный смартфон запасает ≈ 30 000 Дж — это в 15 миллиардов раз больше, чем прототип;
- Размер активной области: микрорезонатор с зазором 100 нм в 1000 раз тоньше человеческого волоса;
- Температура работы: комнатная (+25°C). Для сравнения: сверхпроводящие квантовые системы требуют охлаждения ниже –150°C, что делает их непригодными для портативной электроники.
Однако до практического применения далеко: прототип хранит мизерную энергию, а контроль над извлечением тока остается сложной задачей.
Руководитель проекта доктор Джеймс Куач видит будущее, где «электромобили можно будет заряжать быстрее, чем заправлять бензином». Однако физик Мауро Патерностро из Университета Квинс в Белфасте скептичен: «Микрорезонатор демонстрирует прорывную концепцию, но пока дает плохой контроль над извлечением энергии в полезной форме».
Наиболее вероятное применение — квантовые компьютеры, где сверхбыстрая передача энергии может снизить энергопотребление и повысить масштабируемость. Следующий шаг команды — увеличение времени хранения энергии и объединение микроскопических батарей в более крупные системы. Однако даже оптимисты признают: до коммерческого использования — десятилетия.
Читайте также нашу статью о том, что делать, если на вашем устройстве вздулся аккумулятор.