概念验证量子电池的物理学原理

科学家首次演示了超吸收的量子力学原理，概念验证设备证明该原理可支持量子电池。论文通讯作者 James Quach 表示：“超吸收是一种量子集体效应，分子状态之间的转变会产生建设性的干扰。”“建设性干涉发生在各种波（光、声、水上的波）中，并在不同的波叠加在一起产生比任何一种波都更大影响的时候发生。关键之处在于，这使得组合分子能比单独的每种分子更有效地吸收光。”在量子电池中，这种现象的好处将会非常明显。你拥有的储能分子越多，它们吸收能量的效率越高——换句话说制造的电池越大，它充电的速度就越快。至少理论上如此。超吸收还没有在足以制造量子电池的规模上得到证明，但这项新研究做到了这一点。

为了构建他们的测试设备，研究人员在两个镜子之间的微腔中放置了一层吸光分子的活性层——一种称为被 Lumogen-F Orange 的染料。Quach 解释说：“微腔中使用的镜子是用制造高质量镜子的标准方法制造的。”“这是使用交替的介电材料层——二氧化硅和五氧化二铌——制造所谓的‘分布式布拉格反射器’。这样生产出来的镜子能比典型的金属/玻璃镜子反射更多的光。这很重要，因为我们希望光尽可能长时间地留在腔内。”然后该团队使用超快瞬态吸收光谱测量染料分子如何储存能量以及整个设备的充电速度。随着微腔尺寸和分子数量的增加，充电的时间缩短了，证明超吸收起了作用。