Công nghệ pin lượng tử: Sạc đầy năng lượng trong khoảnh khắc femto giây

Các nhà khoa học tại Úc vừa đạt bước tiến mới trong công nghệ pin lượng tử, cho phép nạp năng lượng ở tốc độ femto giây nhờ hiện tượng siêu hấp thụ bằng xung laser.

Trong khi pin lithium-ion vẫn là tiêu chuẩn phổ biến nhờ khả năng tái sạc và tuổi thọ cao, rào cản lớn nhất đối với người dùng hiện nay chính là thời gian chờ đợi khi sạc. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới về pin lượng tử từ các nhà khoa học tại Úc vừa mở ra khả năng thay đổi hoàn toàn cuộc diện này bằng tốc độ nạp năng lượng nhanh đến mức gần như tức thì.

Cơ chế siêu hấp thụ giúp sạc pin trong tích tắc

Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Light: Science & Applications cho thấy bước tiến quan trọng trong việc ứng dụng cơ học lượng tử vào lưu trữ năng lượng. Cụ thể, nhóm chuyên gia đã sử dụng các xung laser mạnh để truyền năng lượng vào một "khoang vi quang học" (optical microcavity) chứa các tế bào quang điện.

Điểm mấu chốt của công nghệ này là hiện tượng "siêu hấp thụ". Đây là trạng thái mà các tế bào quang điện phối hợp với nhau để hấp thụ năng lượng với tốc độ vượt xa khả năng của từng tế bào đơn lẻ. Các nhà nghiên cứu phải sử dụng kỹ thuật quang phổ siêu nhanh để đo lường quá trình này ở cấp độ nano giây (10⁻⁹ giây) đến femto giây (10⁻¹⁵ giây) – những khoảng thời gian ngắn đến mức mắt người không thể cảm nhận được.

Thách thức về khả năng duy trì năng lượng

Mặc dù gây ấn tượng mạnh về tốc độ nạp, pin lượng tử hiện vẫn đối mặt với một trở ngại mang tính quyết định: khả năng lưu trữ. Dữ liệu thực tế cho thấy năng lượng sau khi nạp chỉ tồn tại trong vài nano giây hoặc thậm chí femto giây trước khi biến mất tự nhiên.

Vấn đề lớn: Sạc siêu nhanh nhưng giữ điện cực ngắn

Vấn đề lớn: Sạc siêu nhanh nhưng giữ điện cực ngắn

Bên cạnh đó, một số thiết kế khác như pin dựa trên cộng hưởng từ hạt nhân có thể kéo dài thời gian giữ năng lượng lên khoảng vài phút. Tuy nhiên, con số này vẫn quá ngắn để có thể ứng dụng thực tế vào các thiết bị điện tử tiêu dùng hay phương tiện giao thông.

Triển vọng và tương lai của công nghệ pin mới

Hiện tại, công nghệ pin lượng tử vẫn đang dừng lại ở giai đoạn "chứng minh ý tưởng". Các nhà khoa học tin rằng trong tương lai, nếu giải quyết được bài toán lưu trữ năng lượng và đảm bảo hệ thống vận hành ổn định ở nhiệt độ phòng, đây sẽ là nền tảng cho nhiều đột phá kỹ thuật.

Đáng chú ý, công nghệ này còn được kỳ vọng sẽ hỗ trợ đắc lực cho sự phát triển của máy tính lượng tử – lĩnh vực đang được xem là tương lai của ngành công nghệ toàn cầu. Khi đó, việc sạc pin sẽ không còn tính bằng phút hay giây, mà bằng những khoảng thời gian cực ngắn gần như không thể cảm nhận.

Tuệ Nhân

Nguồn Lâm Đồng: https://baolamdong.vn/cong-nghe-pin-luong-tu-sac-day-nang-luong-trong-khoanh-khac-femto-giay-433222.html