首页 > 业界 > 关键词  > 量子最新资讯  > 正文

概念证明验证可实现量子电池的物理学原理:容量越大充电反而越快

2022-01-19 19:28 · 稿源: cnbeta

量子电池有朝一日可以通过一个看似矛盾的表现彻底改变能源储存--电池容量越大,充电越快。现在,一个科学家团队首次在一个概念验证装置中证明了支撑量子电池的超吸收量子力学原理。

古怪的量子物理学世界充满了在我们看来不可能的现象。例如,分子可以变得如此纠缠在一起,以至于它们开始集体行动,而这可以导致一系列的量子效应。这包括超级吸收,它提高了分子吸收光的能力。

该研究的通讯作者James Quach表示:"超级吸收是一种量子集体效应,分子状态之间的转换会产生建设性的干扰。建设性干涉发生在所有种类的波(光、声、水波)中,当不同的波加起来比任何一个波本身的效果都要大时,就会发生建设性干涉。至关重要的是,这允许组合分子比每个分子单独行动时更有效地吸收光线。"

sciadv.abk3160-f1.jpg

在一个量子电池中,这种现象将有一个非常明显的好处:拥有的储能分子越多,它们就能更有效地吸收能量--换言之,把电池做得越大,它的充电速度就越快。至少,理论上应该是这样的。超级吸收尚未在足够大的规模上被证明可以建造量子电池,但新的研究现在已经做到了这一点。为了建立他们的测试装置,研究人员将一个活性光吸收分子层--一种被称为Lumogen-F Orange的染料--放在两个镜子之间的微腔中。

sciadv.abk3160-f2.jpg

"这个微腔中的镜子是用制造高质量镜子的标准方法制造的,"Quach解释说。"这就是使用交替的电介质材料层--二氧化硅和五氧化二铌--来创造所谓的'分布式布拉格反射器'。这产生的镜子比典型的金属/玻璃镜子反射更多的光。这很重要,因为我们想让光尽可能长时间地停留在空腔内。"

sciadv.abk3160-f3.jpg

然后,该团队使用超快瞬时吸收光谱来测量染料分子是如何储存能量的,以及整个设备充电的速度。果然,随着微腔的大小和分子数量的增加,充电时间减少,证明了超吸收的作用。

最终这一突破可能为实用的量子电池铺平道路,使之成为快速充电的电动汽车或能够处理来自可再生资源的突发能量的储能系统。但当然,这项研究仍处于非常早期的阶段。键的挑战是弥合这里的小型设备的原理证明与在更大的可用设备中利用同样的想法之间的差距。下一步是探索如何将其与其他储存和传输能量的方式结合起来,以提供一种可能有实际用途的设备。

该研究发表在《科学进展》杂志上。

举报

  • 相关推荐
  • 大家在看
  • 理论粒子物理学中发现新的、令人惊讶的二元性

    在理论粒子物理学中发现了一个新的和令人惊讶的二元性。该二元性存在于两种类型的散射过程之间,它们可能发生在瑞士和法国欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)中的质子对撞。令人惊讶的是,能够建立这种联系的事实表明,在粒子物理学标准模型的精细错综复杂的过程中,有一些现象并没有被完全理解。标准模型是描述所有粒子及其相互作用的亚原子尺度的世界图景,因此当意外发生时,就会引起人们的注意。这篇科学文章现在已经发表在《物理评论快报》杂志上。物理学中的二元性二元性的概念出现在物理学的不同领域。最著名的二元性可以说?

  • 科学家设计可能证实宇宙中第五种物质状态的实验 或改变对物理学的认知

    英国朴茨茅斯大学的一篇新研究论文中发表了一项可能证实宇宙中第五种物质状态的实验--并可能改变我们对物理学的认知。物理学家Melvin Vopson博士已经发表的研究结果表明,信息是有质量的,所有的基本粒子,即宇宙最小的已知构建块,都储存着关于它们自己的信息,类似于人类拥有DNA的方式。现在他设计了一个实验--如果证明正确的话--意味着他将发现信息是物质的第五种形式,与固体、液体、气体和等离子体并列。Vopson博士说:“这将是一个‘尤里卡时刻’,因为它将改变我们所知的物理学,并扩大我们对宇宙的理解。但它不会与任何现有的物理

  • 物理学讲师撰写了一篇独特的《奇异博士2:疯狂多元宇宙》预告解析

    由于宇宙中的星系浩如烟海,长期以来,不少人都在设想生活在另一个“地球”上的人们过着怎样的生活...西悉尼大学物理学讲师 Luke Barnes(via SCI Tech Daily)写道:...即使从科学角度来看,漫威多元宇宙的概念,其实也没有剧情中渲染的那么狂野...如果电子太重、或将原子核结合在一起的力量太弱,宇宙中的物质甚至无法聚合到一起、更别提制造出像活细胞这样的奇妙事物了...漫威多元宇宙只是重新排列了我宇宙中熟悉的原子和力量(加上一点奇妙的魔法),但这显然还远远不够......

  • 薛定谔方程是怎么被猜出来的?《张朝阳的物理课》介绍量子力学基础

    5月8日消息,为什么需要量子力学?薛定谔方程是怎么提出来的?5月6日,《张朝阳的物理课》线下第三课开讲,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳从能量阶梯讲到经典物理的危机,说明了量子力学的必要性,然后介绍薛定谔方程是怎么被猜出来的,并从原始薛定谔方程推导出定态薛定谔方程,继而介绍希尔伯特空间、正交基展开等一系列与量子力学有关的概念。此外,中国科学院物理研究所副研究员、物理所科学传播协会骨干成员李治林,中国科学院物理研究所博士研究生白睿作为特邀嘉宾现身课堂,与物理爱好者们进行了深入的互动交流。本节线下课,?

  • 再惠支持员工参与一线抗疫:创造的价值越大,承担的责任就越大

    再惠员工积极自发参与到社区一线志愿者的抗议队伍中,再惠对员工的积极热心表示支持和鼓励,并叮嘱注意自我防护...”这是再惠始终在给员工灌输的思想和理念,在现在这一特殊时期,不少员工也都积极贯彻和履行着这份责任......

  • 三星Galaxy Z Fold4双芯电池容量曝光 总容量为4270mAh

    三星Galaxy Z Fold4是该品牌的下一代可折叠智能手机...Z Fold4内的总额定电池容量为 4270mAh...虽然传闻Galaxy Z Fold4采用更纤薄的机身设计,但从电池大小来看,可能之前的传闻并不准确...除了电池,据说三星 Galaxy Z Fold4 还配备了108MP主摄像头...

  • 苹果MagSafe外接电池固件更新支持为iPhone 12/13更速度充电

    据MacRumors报道,苹果公司昨天发布了专为MagSafe外接电池设计的固件更新,新固件可以在旅途中实现7.5W的充电,比之前的5W限制有所提高...用户可以将MagSafe电池连接到iPhone上,然后进入设置>通用>关于>MagSafe外接电池,查看你的MagSafe电池正在运行哪个固件版本...当MagSafe电池在2021年7月发布时,许多用户失望地发现,它在旅途中的充电功率最大为5W,而其他MagSafe配件的充电功率为15W......

  • 三星Galaxy Z Flip 4的双电池容量被泄露

    去年11月,我们听说今年到来的三星Galaxy Z Flip4的电池容量将与Galaxy ZFlip3相同。但是,荷兰GalaxyClub的一份新报告称,Galaxy Z Flip4将配备稍大的电池。该网站表示,Galaxy ZFlip4(SM-F721)将配备两块电池,其型号为EB-BF721ABY和EB-BF722ABY。前者被三星内部称为"子电池",是两块电池中较大的一块,额定容量为2400毫安时,而后者是主电池,额定容量为903毫安时。两块电池容量相加使得总额定容量达到3303毫安时,比Galaxy Z Flip3的总额定容量多出103毫安时,这意味着Flip4的典型电池容量将达到约3400毫安时(Flip3是3300毫安时)?

  • 央视网科普:网速慢可能是因为路由器没选对 不是天线越多就越快

    他们不知道的是,随着家中入户宽带的升级,路由器也需要更新换代...据@央视网快看 科普,正确选择路由器的方法如下:...①路由器选择时最大传输速率应在入户宽带2倍以上...路由器的摆放和数量也都会影响道用户的上网速度”,如果路由器发放置在家中的角落位置,就可能无法照顾到全屋网速,最好放置在房屋的中央位置,尽量避免金属遮挡...如果家中链接设备多,还要再额外增加路由器,一般市面上常见路由器都能基本满足单一场景、小户型的Wi-Fi覆盖...

  • 三星下一代折叠旗舰Galaxy Z Fold 4电池容量曝光

    几天前,Safety Korea的一项认证披露了三星Galaxy Z Fold4的两块电池,因为可折叠设计使用了两个独立的电池。但有关于它的细节信息依然相当匮乏--我们只看到了电池本身,图片上没有附带相关信息。不过,GalaxyClub现在挖掘出了规格信息,而且有两种角度来看待这些发现。一种是失望:整体电池容量将基本保持不变。另一种是与最近的传言相吻合,即明显更薄的设计和改进的相机硬件。因此,从某种程度上说,三星没有牺牲电池容量来实现这些是个好消息。其中一个电池的额定容量为2002 mAh,而第二个电池的额定容量为2268 mAh。总的额定容量是42

今日大家都在搜的词: