Pin lithium-ion hiện nay vẫn là tiêu chuẩn phổ biến nhờ khả năng sạc lại và tuổi thọ cao hơn pin truyền thống. Tuy nhiên, dù có công nghệ sạc nhanh, người dùng vẫn phải chờ đợi. Và đó chính là điểm mà pin lượng tử có thể thay đổi hoàn toàn cuộc chơi.
Mới đây, các nhà khoa học tại Úc đã đạt được một bước tiến quan trọng trong nghiên cứu pin lượng tử. Công trình được công bố trên tạp chí Light: Science & Applications cho thấy họ có thể sử dụng xung laser mạnh để nạp năng lượng vào một “khoang vi quang học” (optical microcavity) chứa các tế bào quang điện.
Kết quả là một hiện tượng gọi là “siêu hấp thụ” xảy ra, giúp pin được sạc với tốc độ cực nhanh. Nhanh đến mức các nhà nghiên cứu phải dùng đến kỹ thuật quang phổ siêu nhanh để đo ở cấp độ nano giây (10⁻⁹ giây) đến femto giây (10⁻¹⁵ giây). So với tốc độ này, một cái chớp mắt của con người gần như “chậm như rùa”.
Điểm đặc biệt là pin lượng tử hoạt động dựa trên Cơ học lượng tử lĩnh vực nghiên cứu các hiện tượng vi mô nơi vật chất có thể vừa là hạt vừa là sóng. Chính cơ chế này giúp pin hấp thụ năng lượng với tốc độ vượt xa công nghệ hiện tại.
Vấn đề lớn: Sạc siêu nhanh nhưng giữ điện cực ngắn
Dù ấn tượng về tốc độ sạc, pin lượng tử hiện vẫn gặp hạn chế lớn: không giữ được năng lượng lâu. Theo nghiên cứu, năng lượng chỉ tồn tại trong vài nano giây hoặc thậm chí femto giây tức là gần như biến mất ngay sau khi được nạp.
Một số thiết kế khác, chẳng hạn như pin dựa trên cộng hưởng từ hạt nhân, có thể giữ năng lượng lâu hơn nhưng cũng chỉ kéo dài khoảng vài phút. Đây vẫn là con số quá ngắn để ứng dụng thực tế.
Vì vậy, công nghệ này hiện mới chỉ dừng ở mức “chứng minh ý tưởng”. Các nhà khoa học tin rằng trong tương lai, nếu giải quyết được vấn đề lưu trữ năng lượng và vận hành ở nhiệt độ phòng, pin lượng tử có thể trở thành nền tảng cho nhiều công nghệ đột phá.
Thậm chí, nó còn được kỳ vọng sẽ góp phần hỗ trợ sự phát triển của máy tính lượng tử một lĩnh vực đang được xem là tương lai của ngành công nghệ.
Dù còn nhiều thách thức phía trước, nghiên cứu lần này đã mở ra một hướng đi hoàn toàn mới: nơi việc sạc pin không còn tính bằng phút hay giây, mà bằng những khoảng thời gian gần như không thể cảm nhận.(yahoo)