Publicado na Phys
Cientistas canadenses das Universidades de Alberta e Toronto desenvolveram um plano para uma nova bateria quântica que não perde carga.
“Uma bateria quântica é uma minúscula bateria em tamanho nanométrico destinada a ser utilizada em aplicações em nanoescala”, explicou o químico Gabriel Hanna, da Universidade de Alberta, que foi o principal autor do estudo.
Ele disse que a pesquisa fornece uma demonstração teórica de que a criação de uma bateria quântica sem perda de carga é possível – oferecendo uma vantagem sobre as baterias quânticas propostas anteriormente.
“As baterias com as quais estamos mais familiarizados – como a bateria de íons de lítio que alimenta seu smartphone – baseiam-se em princípios eletroquímicos clássicos, enquanto as baterias quânticas dependem apenas da mecânica quântica”, observou Hanna.
Ele disse que as baterias podem se tornar um componente importante em muitos dispositivos quânticos – capazes de alimentar computadores quânticos, por exemplo – e, na prática, elas podem ser construídas utilizando as atuais tecnologias de estado sólido.
Para realizar sua ideia, a equipe de pesquisa considerou um modelo de rede quântica aberta com alta simetria estrutural como uma plataforma para armazenar energia excitônica – energia aproveitada quando um elétron absorve um fóton de luz suficientemente energético. Utilizando esse modelo, eles mostraram que é possível armazenar energia sem perdas, apesar de estar aberto a um ambiente.
“A chave é preparar essa rede quântica no que é chamado de estado escuro”, explicou Hanna. “Enquanto no estado escuro, a rede não pode trocar energia com seu ambiente. Em essência, o sistema se torna imune a todas as influências ambientais. Isso significa que a bateria é altamente robusta às perdas de energia”.
Utilizando esse modelo, os pesquisadores também sugeriram um método geral de descarregamento da energia armazenada da bateria em demanda, que envolve a quebra da simetria estrutural da rede de maneira controlada.
Pesquisas futuras explorarão formas viáveis de carregar e descarregar a bateria quântica, bem como formas de ampliá-la para uso em aplicações práticas.
O estudo, “Loss-Free Excitonic Quantum Battery”, foi publicado no Journal of Physical Chemistry C.
