200 YILLIK TEKNOLOJİYİ DEĞİŞTİREBİLİR

Şu an kullandığımız geleneksel piller, kimyasal reaksiyonlara dayanıyor ve cihaza güç sağlamak için 10 milyarı aşkın elektronu pilin içinde hareket ettiriyor. İtalyadaki Cenova Üniversitesinde fizik doçenti olan Dario Ferraro, teknolojideki büyük ilerlemelere rağmen modern pillerin hala 200 yıldan uzun süre önce araştırılmaya başlanan elektrokimyasal süreçlerle çalıştığına dikkat çekiyor.

Bu nedenle araştırmacılar, kimyasal reaksiyonlar yerine kuantum etkileriyle çalışan pillere yöneliyor. Kuantum mekaniğinde, birbirinden çok uzak parçacıkların bile birbirini etkilemesini sağlayan "kuantum dolanıklığı" ve zamanın geriye akması gibi alışılmışın dışında kavramlar yer alıyor. 2015 yılında yayımlanan bir araştırma, kuantum dolanıklığının pillerin geleneksel pillere kıyasla daha verimli şarj olup boşalmasını sağlayabileceğini ortaya koydu. Doç. Dr. Ferraro, buradaki asıl hedefin devasa miktarda enerji depolamak değil, enerjiyi daha hızlı ve kontrollü bir şekilde sağlamak olduğunu belirtiyor.

SİSTEM BÜYÜDÜKÇE ŞARJ HIZLANIYOR

Quach, bu sistemi test etmek için "optik mikrokavite" adı verilen deneysel bir yöntem kullandı. İki küçük ayna, aralarında insan saçının kalınlığından yaklaşık bin kat daha ince olan 100 nanometrelik bir mesafe kalacak şekilde yerleştirildi. Bu küçük alan organik boya molekülleriyle dolduruldu ve sisteme lazer gönderildi.

Lazer sayesinde ışık ve moleküller birbirine güçlü bir şekilde bağlandı. Klasik fizikte her molekül birbirinden bağımsız olarak kendi hızında enerji emerken, kuantum etkileri devreye girdiğinde moleküller birbiriyle uyum içinde hareket etmeye başladı. Quach, moleküllerin birbirlerinin etkisini güçlendirdiğini ve sistemdeki molekül sayısı arttıkça enerji emme hızının da arttığını belirtiyor. "Süper emilim" adı verilen bu durum, pil büyüdükçe şarj hızının da yükselmesini sağlıyor.

Quachın ilk pil örneği "femtosaniye" yani saniyenin katrilyonda biri kadar kısa bir sürede şarj oldu ve depoladığı enerjiyi nanosaniye (yaklaşık altı kat daha uzun) boyunca tuttu. 2022de gösterilen bu özelliğin ardından, Mart 2026da yayımlanan çalışmayla sistemden elektrik gücü sağlanabildiği de kanıtlandı.

ODA SICAKLIĞINDA ÇALIŞABİLME AVANTAJI

Kuantum pilleri üretmenin tek yolu optik mikrokavite değil; "süperiletken malzemeler" kullanılarak da bu piller geliştirilebiliyor. Ancak süperiletken tasarımlar eksi 150 derecenin altındaki kriyojenik (çok düşük) sıcaklıklara ihtiyaç duyuyor. Quach, bu dondurucu sıcaklıkların bir cep telefonuna güç sağlamak için kullanışlı olmadığını, kendi tasarımının ise oda sıcaklığında çalışabilmesiyle büyük bir avantaja sahip olduğunu vurguladı.

Belfast Queens Universityden kuantum fizikçisi Mauro Paternostro da kuantum şarj avantajını kanıtlamak için optik mikrokavite yönteminin en iyi seçenek olduğunu belirtiyor. Ancak Paternostroya göre, enerjiyi sistemden kontrollü bir şekilde dışarı çıkarabilmek adına uzun vadede süperiletken tasarımlar daha kullanışlı olabilir.😐