Científicos australianos han dado con una manera de crear una batería cuántica que se carga con luz ambiental y lo hace más rápido a medida que aumentas su tamaño
El Dr. Quach en su laboratorio. (Universidad de Adelaide)
Por
Jesús Díaz
Actualizado: 21/01/2022
Científicos de la Universidad de Adelaide en Australia afirman haber dado un gran paso para la sostenibilidad energética de la civilización descubriendo una manera de fabricar las hasta ahora teóricas baterías cuánticas. Este nuevo tipo de batería, aseguran, utiliza las propiedades de los átomos entrelazados cuánticamente para usar la luz ambiental para cargarse mucho más rápidamente que una batería normal conectada a una corriente eléctrica. Es decir, no necesitarían de una fuente externa para cargarse.
Según el Dr. James Quach —el autor principal del estudio publicado en el diario científico ‘Science Advances’—, el efecto colectivo cuántico produce un efecto de superabsorción, “la idea de que la velocidad a la que la molécula puede absorber la luz aumenta a medida que aumentamos el número de moléculas” en la batería. Esta observación sigue el trabajo de un equipo científico canadiense en 2019, que propuso abandonar las baterías de ion de litio para capturar y almacenar energía usando conceptos de la mecánica cuántica.
Cómo funciona
Según Quach, es un concepto a la vez poderoso y contraintuitivo. Cuando los átomos están entrelazados cuánticamente, afirma, se produce ese efecto de superabsorción: “Cuantas más baterías cuánticas tengas, menor tiempo tomará cargarlas”. El tiempo, explica, disminuirá en relación con la raíz cuadrada del número de baterías entrelazadas.
La tinta Lumogen-F Orange, un compuesto común que se puede comprar hasta en el AliExpress.
Utilizando deposición física de vapor por haz de electrones —una técnica que usa un rayo de electrones para vaporizar los átomos de un ánodo y que estos se depositen en capas dentro de una cámara de vacío—, el equipo de Quach construyó microcavidades de moléculas orgánicas que absorben luz usando una tinta llamada Lumogen-F Orange.
Cada microcavidad, describe Quach, se sitúa entre dos espejos “creados con método estándar para fabricar espejos de gran calidad”. En declaraciones al blog New Atlas, «usa capas alternas de materiales dieléctricos —dióxido de silicio y pentóxido de niobio— para crear lo que se conoce como un ‘reflejo Bragg distribuido». Esos espejos, comenta, «reflejan mucha más la luz que un espejo típico de metal [o] cristal. Esto es importante, ya que queremos que la luz permanezca dentro de la cavidad el mayor tiempo posible».
Después expusieron la batería con láseres y observaron que estas capas de apenas unos nanómetros de grosor se cargaban de energía a una velocidad extremadamente alta gracias al efecto de superabsorción que produce el entrelazamiento cuántico. Y, efectivamente, a medida que aumentaban el tamaño de la microcavidad, mayor era la velocidad de carga.
Hasta ahora solo habían podido observar este efecto con unos pocos átomos, pero, según Quach, el experimento demuestra por primera vez que estos dispositivos se pueden fabricar a gran escala y que no solo es algo teórico, sino que puede ser algo práctico.
¿Cuánto tardará en llegar?
Pero todavía queda para llegar a ver una batería así en tu iPhone. Quach y su equipo se muestran optimistas. Su siguiente paso, aseguran, será la construcción de una protobatería cuántica que “esencialmente tendrá tres capas: una capa de carga, una capa almacenamiento y una capa de descarga. El efecto cuántico estará en la capa de carga”.
¿Veremos algún día dispositivos con baterías cuánticas que no necesiten cargarse con la red eléctrica?
El equipo dice que la batería final —a la que llaman “batería cuántica fotocargable”— solo necesitará la luz ambiental para cargar. Quach piensa que podrán tener el primer prototipo listo en un plazo de tres a cinco años y que, en principio, podrá utilizarse para alimentar pequeños dispositivos.
Según su nota de prensa, esta batería “proporcionaría una reducción significativa de costes a la vez que reduciría la imprevisibilidad de la energía de las tecnologías solares”. Efectivamente, si lo que describen es verdad y tienen éxito en sus siguientes pasos, estas baterías cuánticas serán uno de esos inventos que pueden afectar profundamente a nuestra actual dependencia de los combustibles fósiles.
12/09/2022
