Квантовая батарея с мгновенной зарядкой и кратким хранением

14.09.2026

Аккумуляторы постепенно совершенствуются, однако между скоростью зарядки и способностью долго хранить энергию по-прежнему существует заметный компромисс. Исследователи, работающие в области квантовой физики, ищут принципиально иные способы накопления энергии. Одно из таких направлений связано с квантовыми батареями, использующими необычные свойства света и материи. Новый прототип продемонстрировал впечатляющую скорость зарядки, хотя до полноценного практического устройства ему еще далеко.

Разработанная специалистами система способна получать энергию за фемтосекунды - квадриллионные доли секунды. Для сравнения, одна фемтосекунда составляет 10^-15 секунды. После завершения зарядки прототип удерживает накопленную энергию в течение наносекунд, то есть миллиардных долей секунды. Это примерно в миллион раз дольше самой зарядки. Однако столь эффектные показатели времени пока не означают, что устройство способно заменить обычный аккумулятор: запас энергии остается крайне небольшим.

В основе экспериментальной батареи находится оптическая микрополость, образованная двумя зеркалами, расположенными примерно в 100 нанометрах друг от друга. Пространство между отражающими поверхностями заполнено молекулами органического красителя. Когда лазер направляет свет внутрь этой конструкции, электромагнитное поле начинает интенсивно взаимодействовать с молекулами. В результате формируются гибридные квантовые состояния, объединяющие свойства света и вещества.

Необычность технологии заключается в том, что молекулы поглощают энергию не независимо, а коллективно. Такое поведение связано с явлением, которое физики называют суперпоглощением. При определенных условиях согласованное взаимодействие множества молекул позволяет системе поглощать свет значительно эффективнее, чем совокупности отдельных независимых частиц. Именно этот механизм лежит в основе исключительно быстрой зарядки прототипа. При этом речь идет о квантовом физическом процессе, а не о привычном химическом накоплении энергии в литий-ионном аккумуляторе.

Команда Куача впервые продемонстрировала суперпоглощение еще в 2022 году. В новом эксперименте исследователям удалось сделать следующий шаг: не только быстро зарядить систему, но и извлечь из нее электрический ток. Это важное достижение, поскольку оно показывает возможность преобразования накопленной энергии в электрическую форму. Вместе с тем величина полученного тока пока остается небольшой, поэтому говорить о готовой технологии энергоснабжения преждевременно.

Главное препятствие для практического применения - ничтожный запас энергии. По приведенным данным, прототип накапливает всего несколько миллиардов электронвольтов и удерживает заряд в течение очень короткого времени. Электронвольт является единицей энергии, используемой преимущественно в физике элементарных частиц и квантовых системах. Для создания полезного источника питания специалистам предстоит значительно увеличить энергоемкость, продлить срок хранения заряда и разработать способ его контролируемой передачи подключенному устройству.

Разработчики уже рассматривают гибридную архитектуру, в которой квантовые компоненты будут отвечать за сверхбыструю зарядку, а классические слои - за более продолжительное хранение энергии. Еще одно направление работы связано с объединением множества микроскопических батарей в более крупные системы. Важным преимуществом оптической конструкции остается возможность функционировать при комнатной температуре. Некоторые другие варианты квантовых батарей используют сверхпроводящие материалы, которым необходимы температуры ниже -150 °C. Однако даже в более удобной оптической системе эффективное извлечение энергии пока представляет серьезную научную задачу.

<< Назад: Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

>> Вперед: Загрязнение воздуха ослабляет ледники Гималаев 13.09.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Фотокамера Leica M-D (Typ 262) 03.05.2016 Компания Leica представила дальномерный системный фотоаппарат M-D (Typ 262), продажи которого начнутся уже в мае. Главной особенностью новинки является отсутствие дисплея на задней панели корпуса. По утверждениям Leica, отказ от экрана поможет пользователям сконцентрироваться на самом главном - объекте съемки и окружающих деталях. Из-за отсутствия дисплея невозможна работа с меню. По той же причине не реализован режим Live View. Кроме того, не поддерживается запись видеоматериалов. В фотокамере применены полнокадровый (35,8 х 23,9 мм) КМОП-сенсор с 24 млн пикселей и процессор обработки изображений Maestro. Светочувствительность составляет от 200 до 6400 ISO, диапазон выдержек - 1/4000-60 с. Максимальное разрешение фотографий равно 5976 х 3992 точки. Отснятые материалы сохраняются на SD-карту. Устройство весит приблизительно 680 граммов (вместе с батареей), размеры - 138,6 х 42 х 80 мм. Приобрести фотоаппарат Leica M-D (Typ 262) можно будет по ориентировочной цене в 6000 долларов США.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026