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A nova bateria quântica que se carrega sozinha usando a luz ambiente

 

Cientistas da Universidade de Adelaide, na Austrália, afirmam ter dado um grande passo para a sustentabilidade energética da civilização ao descobrir uma maneira de fabricar as baterias quânticas, até então teóricas. Esse novo tipo de bateria, dizem eles, usa as propriedades dos átomos emaranhados quânticos para usar a luz ambiente para carregar muito mais rapidamente do que uma bateria normal conectada a uma corrente elétrica. Ou seja, eles não precisariam de uma fonte externa para carregar.

De acordo com o Dr. James Quach, o principal autor do estudo publicado na revista científica ‘Science Advances’,o efeito quântico coletivo produz um efeito de superabsorção, “a ideia de que a velocidade com que a molécula pode absorver a luz aumenta à medida que aumentamos o número de moléculas na bateria”. Essa observação segue o trabalho de uma equipe científica canadense em 2019, que propôs abandonar as baterias de íons de lítio para capturar e armazenar energia usando conceitos da mecânica quântica.

Como funciona

De acordo com Quach, é um conceito poderoso e contra-intuitivo. Quando os átomos estão emaranhados quânticos, ele diz, esse efeito de superabsorção ocorre: “Quanto mais baterias quânticas você tiver, menos tempo levará para carregá-las”. O tempo, explica ele, diminuirá em relação à raiz quadrada do número de baterias interligadas.

Usando a deposição física de vapor por feixe de elétrons, uma técnica que usa um feixe de elétrons para vaporizar átomos de um ânodo para que sejam depositados em camadas dentro de uma câmara de vácuo, a equipe de Quach construiu microcavidades de moléculas orgânicas que absorvem luz usando uma tinta chamada Lumogen- F Laranja.

Tinta Lumogen-F Orange, um composto comum que pode ser comprado até no AliExpress.

Cada microcavidade, descreve Quach, está localizada entre dois espelhos “criados com um método padrão para fabricar espelhos de alta qualidade”. Ele usa camadas alternadas de materiais dielétricos – dióxido de silício e pentóxido de nióbio – para criar o que é conhecido como ‘reflexão de Bragg distribuída’. Esses espelhos, diz ele, “refletem muito mais luz do que um espelho típico de metal ou vidro. Isso é importante, pois queremos que a luz permaneça dentro da cavidade o maior tempo possível”.

Eles então expuseram a bateria com lasers e observaram que essas camadas, com apenas alguns nanômetros de espessura, eram carregadas com energia a uma taxa extremamente alta graças ao efeito de superabsorção produzido pelo emaranhamento quântico. E, de fato, à medida que o tamanho da microcavidade aumentava, a velocidade de carregamento aumentava.

Até agora eles só conseguiam observar esse efeito com alguns átomos, mas, segundo Quach, o experimento mostra pela primeira vez que esses dispositivos podem ser fabricados em larga escala e que não é apenas teórico, mas também prático.

Quanto tempo vai demorar para chegar?

Quach e sua equipe estão otimistas. Seu próximo passo, dizem eles, será a construção de uma proto-bateria quântica que “essencialmente terá três camadas: uma camada de carga, uma camada de armazenamento e uma camada de descarga. O efeito quântico estará na camada de carga”.

A equipe diz que a bateria final – que eles chamam de “bateria quântica fotocarregável” – precisará apenas de luz ambiente para carregar. Quach acredita que poderá ter o primeiro protótipo pronto em três a cinco anos e que, em princípio, pode ser usado para alimentar pequenos dispositivos.

De acordo com seu comunicado de imprensa, esta bateria “proporcionaria uma redução significativa de custos, reduzindo a imprevisibilidade energética das tecnologias solares”. De fato, se o que eles descrevem for verdade e eles forem bem-sucedidos em seus próximos passos, essas baterias quânticas serão uma daquelas invenções que podem afetar profundamente nossa atual dependência de combustíveis fósseis.

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