Demonstrado fenmeno que viabiliza baterias qunticas

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Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 18/01/2022

Superabsor

At agora era apenas uma teoria, agora uma etapa na agenda dos pesquisadores.
[Imagem: University of Adelaide]

Superabsoro

Fsicos deram um passo essencial para viabilizar a futura construo de uma “bateria quntica“, que promete armazenar mais energia e recarregar muito rapidamente.

Na verdade, quanto maior for a bateria quntica, menos tempo ela levar para ser recarregada.

Para que isso seja possvel, era primeiro necessrio demonstrar experimentalmente um fenmeno que at agora era apenas terico, chamado “superabsoro”.

A forma como a matria emite ou absorve energia tipicamente depende das propriedades intrnsecas dos tomos e molculas que a compem, mas possvel fazer com que esses tomos e molculas atuem de uma forma a produzir uma espcie de sinergia, gerando uma interferncia construtiva.

Por exemplo, j foram feitas vrias demonstraes em que mltiplos emissores de luz atuam conjuntamente, produzindo um efeito maior do que a soma das partes, chamado superradincia.

A superabsoro o inverso da superradincia, mas at agora vinha sendo difcil – devido escala em dimenso atmica – construir sistemas que permitissem explorar essa absoro coletiva otimizada de energia.

Foi isto o que fizeram James Quach e uma equipe de fsicos da Austrlia, Itlia e Reino Unido.

Superabsor

Esquema do experimento que comprovou a superabsoro.
[Imagem: James Q. Quach et al. – 10.1126/sciadv.abk3160]

Demonstrao da superabsoro

Para demonstrar experimentalmente o conceito de superabsoro, Quach construiu vrias microcavidades de diferentes tamanhos, fabricadas com camadas alternadas de dixido de silcio e pentxido de nibio.

Estes dois materiais permitiram construir microcavidades espelhadas com uma capacidade de reflexo extremamente alta, permitindo que a luz fique armazenada em seu interior – refletindo-se entre as paredes da cavidade – pelo maior tempo possvel.

Cada cavidade recebeu diferentes nmeros de molculas de um semicondutor orgnico, um corante chamado laranja lumognio-F. Cada conjunto de molculas foi ento energizado usando um laser, ou seja, cada conjunto passou a armazenar energia.

A equipe comeou com uma cavidade, medindo quanta energia ela armazenava. E ento foi aumentando paulatinamente o nmero de cavidades.

O resultado no se fez esperar: Conforme aumentava o nmero de cavidades ou o nmero de molculas em cada uma, menor era o tempo necessrio para injetar no sistema a mesma quantidade de energia. Em outras palavras, a superabsoro estava operando no sistema.

“Subjacente ao efeito superabsorvente das baterias qunticas est a ideia de que todas as molculas agem coletivamente, atravs de uma propriedade conhecida como superposio quntica,” explicou o professor James Quach, da Universidade de Adelaide, na Austrlia.

Mo na massa

Feita a demonstrao prtica da superabsoro, comea agora um grande esforo para explorar tecnologicamente este fenmeno, mais especificamente, construindo um prottipo funcional de uma bateria quntica.

“Baterias qunticas, que usam princpios da mecnica quntica para melhorar suas capacidades, exigem menos tempo de carregamento quanto maiores forem. Teoricamente possvel que o poder de carregamento das baterias qunticas aumente mais rapidamente do que o tamanho da bateria, o que poderia permitir novas maneiras de acelerar o carregamento,” detalhou o professor Quach.

Bibliografia:

Artigo: Superabsorption in an organic microcavity: Toward a quantum battery
Autores: James Q. Quach, Kirsty E. McGhee, Lucia Ganzer, Dominic M. Rouse, Brendon W. Lovett, Erik M. Gauger, Jonathan Keeling, XGiulio Cerullo, David G. Lidzeyand, Tersilla Virgili
Revista: Science Advances
Vol.: 8, Issue 2
DOI: 10.1126/sciadv.abk3160

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