Cùng với sự phát triển của công nghiệp và môi trường sống hiện đại là nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng lớn của con người. Trước thực trạng này, các nhà khoa học đang cố gắng tìm kiếm nguồn năng lượng bền vững hơn khi các năng lượng hiện có đang dần cạn kiệt.

Theo bài viết được đăng tải trên Tạp chí Vật lý Hóa học C, các nhà nghiên cứu từ Đại học Alberta và Đại học Toronto mới đây đã đưa ra ý tưởng về một loại pin dự trữ năng lượng hiệu quả.

Nhà hóa học Gabriel Hanna, người đứng đầu nghiên cứu giải thích: "Pin lượng tử là một loại pin nhỏ, kích thước nano chỉ có thể ứng dụng vào quy mô nano mà thôi".

Với tiêu đề "Pin lượng tử mới không mất điện tích khi tiếp xúc với môi trường", nghiên cứu mới đưa ra giả thuyết về phương pháp tạo ra pin lượng tử mà không bị mất điện tích theo thời gian, và chứng minh được trên lý thuyết rằng một thứ pin lượng tử không mất tích điện có thể tồn tại được, khác với pin lượng tử đã được nghiên cứu trước đó.

Theo đó, các nhà nghiên cứu tập trung vào năng lượng kích thích - năng lượng được giải phóng khi một electron hấp thụ một lượng photon ánh sáng cụ thể. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết về việc sử dụng mô hình mạng lưới lượng tử mở đối xứng cao để lưu trữ năng lượng kích thích.

Về mặt lý thuyết, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng có thể lưu trữ năng lượng mà không bị mất ngay cả trong môi trường mở bằng cách sử dụng mô hình mạng lưới này. Và để phát triển mạng lưới lượng tử chúng ta sẽ cần một trạng thái tối. Trạng thái tối sẽ đảm bảo giữ cho mạng lưới không thể trao đổi, hay truyền năng lượng ra môi trường bên ngoài.

Về cơ bản, toàn bộ hệ thống sẽ được thiết kế để miễn nhiễm với tác động từ môi trường, đồng nghĩa với việc hệ thống pin sẽ không mất năng lượng, dù toàn bộ hệ thống không được đặt trong môi trường khép kín.

Hanna lưu ý: "Các loại pin mà chúng ta quen thuộc hơn như pin lithium-ion cung cấp năng lượng cho điện thoại thông minh của bạn, dựa trên các nguyên lý điện hóa cổ điển, trong khi pin lượng tử chỉ dựa vào cơ học lượng tử".

Ông Hanna cũng khẳng định rằng pin sẽ có thể trở thành một phần không thể thiếu của các thiết bị lượng tử, rằng chúng sẽ cung cấp năng lượng cho máy tính lượng tử, và có thể được chế tạo bằng cách sử dụng các công nghệ trạng thái rắn hiện tại.

Với mô hình nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tìm ra được cách thức lưu giữ và giải phóng năng lượng theo yêu cầu, thông qua việc làm gián đoạn cấu trúc đối xứng của hệ thống lượng tử.

Những nghiên cứu tiếp theo sẽ đi sâu hơn vào việc tìm ra cách sạc và xả hiệu quả, cũng như tăng quy mô mô hình pin lượng tử này để có thể ứng dụng vào thực tế.

Bảo An (SHTT)