نموذج أولي جديد لبطارية يستفيد من التأثيرات الكمومية لشحن أسرع

أظهر نموذج أولي جديد لبطارية طوّره كيران هيماس وفريقه إمكانات التأثيرات الكمومية في تمكين معدلات شحن أسرع. ويشير هذا الابتكار إلى أن سرعة الشحن تزداد بمعدل فائق التوسع، أي أنها تنمو أسرع من حجم البطارية.

يدور مفهوم البطارية الكمومية، رغم بعض الغموض الذي يكتنفه، حول فكرة أن ميكانيكا الكم يمكنها تسهيل تخزين الطاقة وإطلاقها بمعدلات لا يمكن للفيزياء الكلاسيكية تحقيقها. وقد طُرح هذا المفهوم أول مرة عام 2013، لكن المزايا النظرية لنموذج Dicke واجهت اعتراضات في عام 2020، ما دفع الباحثين إلى استكشاف نماذج بديلة.

استندت الادعاءات السابقة بوجود مزايا كمومية في البطاريات إلى نموذج Sachdev-Ye-Kitaev. غير أن هذه الورقة الحديثة قد تمثل أول خلية نموذجية تُظهر هذه التأثيرات بشكل موثوق.

أُنشئ في النموذج الأولي تجويف دقيق (microcavity) يعزز الاقتران القوي بين الضوء والمادة، ما يتيح تخزين الطاقة وتفريغها معاً. ووفقاً للتقارير، فإن الجسيمات المضاءة تمتص الضوء بشكل فائق بفعل آليات كمومية تعاونية، ما يشير إلى أن توسيع نطاق هذا التصميم قد يعزز معدلات الشحن والتفريغ معاً بما يتجاوز البطاريات الكيميائية التقليدية.

ورغم هذه النتائج الواعدة، لا يزال مدى قابلية التجربة للتكرار وقابلية التوسع غير مؤكدين. فقد كانت كمية الطاقة المخزنة في هذه التجربة ضئيلة، وكانت مدة التخزين قصيرة، ما يشير إلى أن هذا النموذج الأولي يمثل أساساً نتيجة تجريبية أولية لبحوث مستقبلية.

المصدر: Hackaday