Təsəvvür edin ki, elektromobilinizi saatlarla şarj məntəqəsində saxlamaq əvəzinə enerji doldurma prosesi demək olar ki, anlıq həyata keçir. Üstəlik, istifadə olunan batareya həcmi böyüdükcə onun şarj sürəti azalmaq əvəzinə artır. Avstraliyada alimlərin hazırladığı kvant batareyası bu gün üçün fantastika kimi səslənir. Lakin prototipi məhz belə bir texnologiyanın fiziki cəhətdən mümkün ola biləcəyini göstərib.

Bəs bu qəribə batareyalar bir gün elektromobillərin saatlarla davam edən şarj problemini həll edə bilərmi?
Adi məntiqə görə batareya böyüdükcə onu doldurmaq daha çox vaxt aparmalıdır. Smartfonun batareyası bir neçə saata, noutbuk daha uzun müddətə, elektromobil isə yüksək güclü şarj cihazında belə müəyyən vaxt ərzində enerji toplayır. Kvant dünyasında isə bu qayda dəyişə bilər.

Musavat.com xəbər verir ki, Avstraliyanın Milli Elm Agentliyi CSIRO-da kvant tədqiqatçısı Ceyms Quaç və onun komandası ölçüsü böyüdükcə daha sürətli enerji qəbul edə bilən kvant batareyası üzərində işləyir.

2026-cı ilin martında komanda laboratoriya prototipindən elektrik cərəyanı çıxarmağa nail olmaqla bu istiqamətdə mühüm mərhələni keçib. Bu texnologiyanın ən böyük potensiallarından biri məhz elektromobillərlə bağlıdır. Əgər kvant batareyasının laboratoriyada nümayiş etdirilən üstünlükləri böyük enerji miqyasına daşına bilsə, gələcəyin elektromobilləri üçün şarj müddəti saatlarla deyil, çox daha qısa zamanla ölçülə bilər. Hətta Quaç gələcəkdə lazer vasitəsilə enerji ötürülməsi kimi yanaşmaların avtomobillərin hərəkət zamanı enerji almasına imkan verə biləcəyini də qeyd edir.

Hələlik söhbət bu gün və ya sabah elektromobillərdə litium-ion batareyaların dəyişdirilməsindən getmir. Alimlərin yaratdığı sistem hazırda son dərəcə kiçik miqdarda enerji ilə işləyir. Söhbət gələcəyin ultrasürətli enerji doldurma texnologiyasının fundamental əsaslarının yaradılmasından gedir. Müasir batareyaların əsas iş prinsipi təxminən iki əsr əvvəl formalaşan elektrokimyəvi proseslərə əsaslanır. Litium-ion texnologiyası bu sistemi son dərəcə inkişaf etdirib, enerji sıxlığını və istifadə müddətini artırıb. Lakin əsas mexanizm – kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə enerjinin saxlanması və sonradan elektrik enerjisinə çevrilməsi – dəyişməyib.

Kvant batareyaları isə başqa yanaşma təklif edir. Burada məqsəd ilk növbədə ənənəvi batareyadan dəfələrlə çox enerji saxlamaq deyil. Əsas üstünlük enerjinin daha sürətli doldurulması, boşaldılması və daha dəqiq idarə olunmasıdır. İtaliyanın Genova Universitetinin fizika üzrə dosenti Dario Ferraro da diqqəti məhz bu məqama yönəldir. Deyir ki, kvant batareyalarının əsas potensialı böyük enerji ehtiyatından daha çox, enerjinin sürətli və nəzarətli şəkildə ötürülməsindədir. Bu, prinsipial fərqdir.

Söhbət sadəcə “daha böyük tutumlu batareya” yaratmaqdan deyil, enerjinin sistemə daxil olması və sistemdən çıxması mexanizmini dəyişdirməkdən gedir. Alimlərin istifadə etdiyi mexanizmin mərkəzində superabsorbsiya adlanan kvant effekti dayanır. Quaç və komandası bir-birindən təxminən 100 nanometr məsafədə yerləşən iki kiçik güzgüdən ibarət optik mikroboşluq yaradıb. Güzgülər arasındakı boşluq üzvi boya molekulları ilə doldurulur və sistem lazer işığı ilə şüalandırılır. Bu zaman işıq və molekullar güclü şəkildə qarşılıqlı təsirə girərək hibrid işıq-maddə vəziyyətləri yaradır.

Nəticədə sistemin enerjini udmaq və saxlamaq qabiliyyəti dəyişir. Məhz burada superabsorbsiyanın qeyri-adi xüsusiyyəti ortaya çıxır.

Adi fizikada çoxsaylı molekullar əsasən müstəqil davranır və enerji udma sürəti onların sayından proporsional şəkildə asılı olur. Kvant rejimində isə molekullar kollektiv şəkildə hərəkət edə və bir-birinin təsirini gücləndirə bilər. Sadə dillə desək, adi batareyada böyük ölçü daha uzun şarj müddəti yaradırsa, kvant batareyasında müəyyən şərtlər altında böyük ölçü daha sürətli şarj demək ola bilər. Bu, kvant mexanikasının gündəlik intuisiyamıza nə qədər zidd nəticələr verə bildiyini göstərən nümunələrdən biridir.

Quaç komandasının prototipində enerji yığılması femtosaniyə miqyasında baş verir. Femtosaniyə saniyənin kvadrilyonda biridir. Bu, insan üçün təsəvvür edilməsi son dərəcə çətin olan zaman intervalıdır. Lakin sürətli şarj böyük enerji tutumu demək deyil. Hazırkı prototip çox kiçik miqdarda enerji saxlayır və bu enerji nanosaniyə miqyasında qorunur. Başqa sözlə, laboratoriyada nümayiş etdirilən hadisə fizika baxımından böyük nailiyyətdir, lakin hələ smartfonu, noutbuku və xüsusilə elektromobili enerji ilə təmin edə biləcək texnologiya deyil.

Kvant batareyasının superabsorbsiyaya əsaslanan mexanizmi 2022-ci ildə Quaç və həmkarları tərəfindən nümayiş etdirilmişdi. 2026-cı ilin martında isə komanda daha bir mühüm mərhələyə çatdı. Prototipdən elektrik cərəyanı çıxarmaq mümkün oldu. Bu detal olduqca əhəmiyyətlidir. Enerjinin sistem tərəfindən çox sürətlə udulduğunu göstərmək bir məsələdir, həmin enerjini sonradan faydalı elektrik cərəyanına çevirmək isə tamamilə başqa məsələdir.

Elektromobillər baxımından bu texnologiyanın potensialı xüsusilə böyükdür. Bu gün elektrik avtomobillərinin geniş yayılmasının qarşısındakı əsas maneələrdən biri şarj infrastrukturu və enerji doldurma müddətidir. Batareya texnologiyası inkişaf etsə də, avtomobilin enerjisini bir neçə dəqiqə ərzində təhlükəsiz şəkildə böyük həcmdə artırmaq hələ də ciddi mühəndislik problemidir.

Kvant batareyası bu problemi prinsip etibarilə başqa istiqamətdə həll edə bilər. Əgər superabsorbsiyanın üstünlüyünü böyük ölçülü enerji sistemlərinə tətbiq etmək mümkün olsa, gələcəkdə elektromobillərin çox qısa müddətdə yüksək miqdarda enerji qəbul etməsi nəzəri olaraq mümkün ola bilər. Daha da maraqlısı, lazerlə enerji ötürülməsi kimi yanaşmaların inkişaf etdirilməsi halında avtomobillərin hərəkət zamanı enerji alması ideyası gündəmə gələ bilər. Belə bir sistem reallaşarsa, sürücünün uzun müddət şarj məntəqəsində dayanmasına ehtiyac azalardı. Elektromobil müəyyən xüsusi yol infrastrukturu və ya enerji ötürmə sistemi vasitəsilə hərəkət zamanı enerji qəbul edə biləcək.

Hələ ki, bu ssenarinin qarşısında böyük texniki maneələr var. Enerji ötürülməsinin təhlükəsizliyi, itkilər, məsafə, hava şəraitinin təsiri, infrastrukturun qiyməti və ən əsası, kvant batareyasının özünün böyük enerji tutumuna çatdırılması kimi həllər var.