Cientistas revelam uma bateria quântica que rompe com as regras do carregamento convencional

Cientistas da agência nacional de ciência da Austrália, a CSIRO, construíram um protótipo de bateria quântica que carrega mais rapidamente à medida que aumenta de tamanho — o oposto do que ocorre com as baterias convencionais. Os pesquisadores também demonstraram que o dispositivo é capaz de produzir corrente elétrica, aproximando o conceito um passo a mais de um sistema funcional de armazenamento de energia.

A bateria incomum foi desenvolvida pelo cientista quântico James Quach e sua equipe. Em vez de depender de reações químicas, ela utiliza efeitos quânticos para absorver e armazenar energia. O protótipo baseia-se em uma microcavidade óptica composta por dois minúsculos espelhos posicionados a cerca de 100 nanômetros de distância um do outro — aproximadamente mil vezes mais finos que um fio de cabelo humano. O espaço entre eles é preenchido com moléculas de corante orgânico e iluminado por um laser.

A interação entre a luz e as moléculas cria estados híbridos de luz-matéria conhecidos como polaritons. Ela também produz um fenômeno chamado superabsorção, no qual as moléculas passam a agir coletivamente, em vez de absorverem energia de forma independente. Quanto mais moléculas houver, mais rapidamente elas podem absorver energia — o que significa que uma bateria quântica maior pode carregar mais rapidamente do que uma menor.

O protótipo carrega em femtossegundos e pode reter a energia armazenada por nanossegundos, aproximadamente um milhão de vezes mais tempo do que o processo de carregamento. A quantidade de energia que ele pode armazenar ainda é minúscula, no entanto, de apenas alguns bilhões de elétrons-volts; portanto, o uso dessa bateria em um smartphone ou veículo elétrico está, por enquanto, muito longe de ser viável.

A mais recente inovação é que os pesquisadores adicionaram outra camada que lhes permite extrair uma corrente elétrica da bateria quântica. A equipe ainda está analisando os resultados e planeja publicar os detalhes em um artigo científico.

Uma grande vantagem dessa abordagem é que ela funciona à temperatura ambiente. Outros projetos de baterias quânticas baseados em materiais supercondutores exigem temperaturas abaixo de cerca de −150 °C, o que os torna muito menos práticos fora de ambientes especializados.

A aplicação inicial mais provável para as baterias quânticas é, portanto, a computação quântica. Quach acredita que a tecnologia poderia, eventualmente, reduzir o consumo de energia dos computadores quânticos, tornando-os mais rápidos e menos propensos a erros, o que poderia ajudar a ampliar a escala da tecnologia.

O maior desafio ainda é descobrir como extrair a energia quântica armazenada de forma estável, controlada e útil. Os cientistas também alertam que os efeitos quânticos são frágeis e podem ser perturbados pelo ambiente. Os pesquisadores também estão explorando projetos híbridos que combinam componentes quânticos para carregamento rápido com camadas convencionais capazes de armazenar energia por períodos mais longos.

No entanto, o experimento mais recente demonstra algo que soa quase absurdo do ponto de vista das baterias convencionais: tornar a bateria maior pode, na verdade, fazer com que ela carregue mais rapidamente.