Descoberta a peça que faltava para fabricação de baterias quânticas

Descoberta a peça que faltava para fabricação de baterias quânticas

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 22 de Janeiro de 2022 às 12h00
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Pesquisadores da Universidade de Adelaide, na Austrália, em pareceria com uma equipe de cientistas internacionais, acreditam ter encontrado uma forma possível para viabilizar a fabricação de uma bateria quântica, capaz de armazenar uma quantidade maior de energia e carregar mais rapidamente.

Para provar essa possibilidade, eles demonstraram com sucesso, e pela primeira vez, um fenômeno conhecido como superabsorção que, até então, era considerado apenas teórico. Com essa abordagem, seria possível aumentar a aborção de energias renováveis e reduzir a dependência de combustíveis fósseis.

“Baterias quânticas, que usam princípios da mecânica quântica para aprimorar suas capacidades de armazenamento funcional, exigem menos tempo de carregamento quanto maiores elas ficam”, explica o professor de fotônica e ciências físicas James Q. Quach, autor principal do estudo.

Superabsorção

O fenômeno da superabsorção, entre outras peculiaridades quânticas, torna o impossível em algo possível por meio da manipulação sutil de moléculas em escala quântica. Segundo os cientistas, esse acontecimento é um efeito coletivo em que as transições entre os estados da matéria interferem construtivamente.

Esquema de funcionamento da superabsorção (Imagem: Reprodução/University of Adelaide)

Isso significa que quanto mais moléculas transitarem em um dispositivo de armazenamento de energia quântica, mais eletricidade ele conseguirá absorver, resultando em tempos mais curtos de carregamento, sem comprometer a integridade física das baterias e o seu desempenho químico.

“A interferência construtiva ocorre em todos os tipos de ondas — como luz e som — quando diferentes amplitudes se somam para dar um efeito maior do que cada onda sozinha. Isso permite que as moléculas combinadas absorvam a luz com mais eficiência do que se cada molécula estivesse agindo individualmente”, acrescenta Quach.

Quanto maior, melhor

Para provar o conceito de superabsorção, os pesquisadores construíram várias microcavidades de diferentes tamanhos, cada uma contendo números variados de moléculas orgânicas. Essas microcavidades foram fabricadas com camadas alternadas de dióxido de silício e pentóxido de nióbio.

Utilizando esses dois materiais, eles criaram microcavidades espelhadas com uma capacidade de reflexão mais alta, permitindo que a luz ficasse armazenada em seu interior pelo maior tempo possível. Cada cavidade recebeu quantidades diferentes de moléculas de um semicondutor orgânico, energizado por um laser.

Microcavidades usadas para refletir e armazenar energia no interior da bateria quântica (Imagem: Reprodução/University of Adelaide)

À medida que o tamanho da microcavidade aumentava, o número de moléculas também crescia, mas o tempo de carregamento diminuía. Em tese, uma bateria capaz de coletar e armazenar energia luminosa simultaneamente proporcionaria uma diminuição significativa de custos, além de reduzir a imprevisibilidade das tecnologias de energia solar.

“Este é um avanço significativo e um marco importante no desenvolvimento de baterias quânticas para armazenamento de energia renovável e fabricação de dispositivos eletrônicos em miniatura. O próximo passo será desenvolver um protótipo totalmente funcional”, encerra o professor Quach.

Fonte: University of Adelaide

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