量子電池“壽命”可延千倍？

澳大利亞科學家團隊在量子電池領域取得重大突破。由皇家墨爾本理工大學和澳大利亞聯邦科學與工業研究組織科學家組成的聯合團隊，開發出一種能顯著延長量子電池壽命的創新方法。

實驗資料顯示，新型量子電池的儲能時間比此前紀錄提升了一千倍。相關研究成果發表於新一期《物理評論X——能源》雜誌。

量子電池是量子科技領域的前沿概念。與依賴化學反應的傳統電池不同，量子電池利用電子和光之間的量子疊加與相互作用原理，理論上可實現超快速充電和超大容量儲能。但實驗室研發過程中，科學家一直面臨一個棘手難題：雖然量子電池充電速度驚人，儲能卻如曇花一現，能量流失速度幾乎與充電速度持平。

過往量子電池雖能以超吸收原理快速充電，但也因超輻射導致能量迅速流失，僅能儲存奈秒（十億分之一秒）級能量。本次研究透過能階匹配與分子三重態設計，讓電池能維持微秒（百萬分之一秒）級的電荷保存時間，達成前所未有的穩定儲能成效。

研究團隊設計的量子電池採用多層微空腔結構，由可吸收光能的供體層(Rhodamine 6G)與接收能量的受體(儲存)層(PdTPP*)組成。透過極化激子(polariton)與三重態能階共振，能量能有效轉移至不易輻射流失的三重態分子，顯著延長儲能壽命。

所謂三重態屬於“暗態”，不會像傳統“亮態”分子易被光激發或釋放，這種特性讓儲存的能量得以長時間保持，進一步對抗量子電池最棘手的快速放電問題。

研究團隊研製出五款量子電池原型，並採用創新方法，使其中性能最優異的型號將能量存儲時間從納秒級突破至微秒級——儘管這個時間對人類感官而言轉瞬即逝，但在量子尺度上卻意味着質的飛躍。

團隊表示，雖然量子電池距離實用化還有很長的路要走，但最新進展為下一代量子儲能設備的研發和設計奠定了基礎。展望未來，這種新型量子電池有望用於提升太陽能電池效率，或為微型電子設備供能。

月 比