जगातील पहिली क्वांटम बॅटरी प्रोटोटाइप अधिक तेजीने चार्ज होते जेव्हा ती मोठी होते

कार्बनिक Semiconductors ची भूमिका

ऑस्ट्रेलियन गटाच्या कामात एक मुख्य तांत्रिक कामगिरी विदेशी cryogenic प्रणालींऐवजी कार्बनिक semiconductor सामग्रीचा वापर करून quantum charging advantage प्रदर्शित करणे आहे. Quantum battery साठी पूर्वीच्या सैद्धांतिक प्रस्तावांनी सामान्यतः परिपूर्ण शून्यजवळ तापमानावर कार्यकरण गृहित धरले, जेथे quantum coherence राखणे सोपे असते परंतु व्यावहारिक अनुप्रयोग गंभीरपणे मर्यादित आहेत. कार्बनिक semiconductors खोलीच्या तापमानात quantum battery ऑपरेशनसाठी आवश्यक quantum coherent electronic states ला समर्थन देऊ शकतात, जिससे तंत्रज्ञान वास्तविक-जगतिक उपकरणांसाठी संभाव्य व्यावहारिक होते.

प्रोटोटाइपमध्ये वापरलेली विशिष्ट कार्बनिक semiconductor Frenkel exciton transport ला समर्थन देते — एक प्रकारची उत्तेजित electronic स्थिती जी सामग्रीच्या आणविक रचनामधून coherently प्रसारित होऊ शकते. चार्जिंग दरम्यान या coherent transport pathway चा दोहन करण्यासाठी उपकरण डिजाइन करून, गटाला महागडे refrigeration बुनियादी ढांचे शिवाय एका प्रणालीमध्ये quantum advantage दिसू शकला.

प्रोटोटाइप पासून व्यावहारिक उपकरणापर्यंत

वर्तमान प्रोटोटाइप एक proof-of-concept आहे न की उत्पाद-तयार तंत्रज्ञान. प्राप्त ऊर्जा घनता lithium-ion बॅटरीपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी आहे, आणि उपकरण टिकाऊपणा मूल्यांकन करण्यासाठी हजारो charge-discharge चक्रांद्वारा चाचणी केली गेली नाही. तात्काळ संशोधन अजेंडा quantum coherence चार्जिंग दरम्यान कसे राखले जाते हे समजून घेण्यावर आणि तापमान आणि पर्यावरणीय परिस्थितीच्या बदलांसह उपकरण कसे कार्य करते यावर लक्ष केंद्रित करेल.

या संशोधनाला प्रेरणा देणाले संभाव्य अनुप्रयोगांमध्ये इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी द्रुत चार्जिंग, electric vehicles आणि ग्रिड storage प्रणाली समाविष्ट आहेत जेथे उच्च दरांवर ऊर्जा शोषण करण्याची क्षमता संचयित करण्याची क्षमता इतकीच महत्त्वाची आहे. जर quantum charging advantage उपकरण आकार आणि ऊर्जा क्षमता वरच्या दिशेने बदलताना राखली जाऊ शकली तर चार्जिंग बुनियादी ढांचेवरील परिणाम महत्त्वाचा होऊ शकतो — विशेषतः EV अनुप्रयोगांसाठी जेथे चार्जिंग वेळ कमी करणे संघनिष्ठ दत्तक घेण्यासाठी प्राथमिक अडचणींपैकी एक राहिली आहे.

भौतिक स्केलवर सैद्धांतिक सत्यापन

या प्रोटोटाइपचे महत्त्व त्याच्या near-term अनुप्रयोग संभाव्यतेच्या पलीकडे विस्तारते. Quantum batteries एक दशकापेक्षा अधिक काळ पूर्वी सैद्धांतिकरीत्या प्रस्तावित केल्या गेल्या होत्या, आणि एक कार्यात्मक उपकरण तयार करणे जे अनुमानित quantum advantage प्रदर्शित करते हे सैद्धांतिक कामाचे शरीर प्रमाणित करते ज्याला कधीकधी decoherence रखरखावांच्या गृहीतकांबद्दल भौतिकदृष्ट्या साध्य आहे की नाही यावर प्रश्नचिन्ह केले जात होते. ऑस्ट्रेलियन प्रोटोटाइप या प्रश्नाचे सकारात्मक उत्तर देते, किमान एक प्रयोगशाळा सेटिंगमध्ये.

हा सत्यापन या क्षेत्राला गती देईल, तत्ववेत्ताांना आत्मविश्वास देऊन की quantum battery physics वास्तविक आहे न की आदर्शीकृत, आणि अभियंत्यांना एक ठोस डिজाइन भाषा देऊन — कार्बनिक semiconductors जे coherent exciton transport ला समर्थन देतात — ज्यावर अगली पीढीच्या प्रायोगिक उपकरणांचा आधार असू शकतो जे उच्च ऊर्जा घनता आणि व्यावहारिक form factors ला लक्ष्य करतात.

हा लेख Interesting Engineering च्या reporting वर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.