Các nhà khoa học Australia kéo dài tuổi thọ pin lượng tử gấp 1.000 lần
Các nhà nghiên cứu tại Đại học RMIT và tổ chức CSIRO (Australia) vừa công bố một bước đột phá trong nghiên cứu pin lượng tử “Dicke” – kéo dài tuổi thọ lưu trữ năng lượng lên gấp 1.000 lần so với trước đây. Trước đó, pin mẫu chỉ duy trì năng lượng trong vài nano giây, nhưng phiên bản cải tiến hiện có thể lưu trữ trong micro giây
Nghiên cứu được đăng trên tạp chí PRX Energy nhờ sử dụng trạng thái triplet phân tử (một trạng thái “tối” hạn chế phát xạ nhanh), thay thế cho trạng thái singlet “sáng” dễ mất năng lượng do hiện tượng superradiance. Thiết kế pin loại mới bao gồm hai lớp phân tử trong ô cộng hưởng vi mô (microcavity), giúp năng lượng được hấp thụ hiệu quả và sau đó được truyền vào trạng thái triplet để lưu giữ lâu dài
Trong 5 thiết bị thử nghiệm, mẫu hoạt động tốt nhất đạt thời gian lưu trữ năng lượng dài hơn 1.000 lần, chuyển từ nano giây lên micro giây. Theo TS. Daniel Tibben (sinh viên tiến sĩ RMIT), đây là “bước tiến vững chắc đến pin lượng tử thực tiễn.
Giáo sư Daniel Gómez (RMIT) nhận định nghiên cứu đặt nền móng cho những thiết kế pin lượng tử thế hệ mới, sẵn sàng ứng dụng trong thực tế. Tiến sĩ James Quach (CSIRO) cũng nhấn mạnh Australia đang đứng đầu thế giới trong lĩnh vực pin lượng tử thử nghiệm.
Mặc dù chưa thương mại hóa, phát hiện này mở ra tương lai ứng dụng pin lượng tử trong nâng cao hiệu suất pin mặt trời, thiết bị vi mạch và công nghệ viễn thông. Các tác giả và đối tác công nghiệp đang tối ưu mẫu kế tiếp, hướng đến một thế hệ pin lượng tử đủ mạnh và bền để sử dụng rộng rãi.
Tầm quan trọng của thời gian lưu trữ lâu hơn
-
🔋 Pin lượng tử truyền thống nạp nhanh như chớp nhờ hiện tượng superabsorption, nhưng lại xả nhanh do superradiance.
-
Giải pháp ‘chia tách tầng hấp thụ và lưu trữ’ cho phép nạp nhanh và giữ năng lượng lâu hơn, khắc phục mâu thuẫn giữa tốc độ nạp và thời gian trữ năng lượng.
Điều này có thể mở đường cho pin lượng tử kết hợp với pin hóa học hiện tại, nhằm hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu tốc độ nạp cực nhanh như thiết bị di động EM, pin mặt trời công suất cao và các hệ thống vi mạch tiêu thụ điện năng nhanh.
Kết luận
Sự kiện lần này không chỉ là thành tựu mang tính kỹ thuật – nó được xem là “bước nhảy vọt thực sự” trong nghiên cứu pin lượng tử (CSIRO). Việc chuyển từ trữ năng lượng trong nanô giây sang micro giây cho thấy tiềm năng tiến đến thực tiễn – như pin lượng tử trong tương lai có thể chọn lựa và áp dụng cho cả vi mạch và thiết bị di động. Đây là bằng chứng rõ ràng rằng pin lượng tử đã rời khỏi phòng thí nghiệm lý thuyết và đang tiến vào giai đoạn triển khai công nghiệp.
