In questo articolo Indice dei contenuti 2 sezioni
Una batteria quantistica capace di caricarsi in tempi vicini all’istantaneo non è più soltanto un esercizio teorico, perché un prototipo funzionante esiste davvero e arriva dal lavoro guidato dal ricercatore James Quach del CSIRO. Il punto interessante non è tanto la velocità in sé, quanto il principio che la rende possibile, del tutto estraneo al modo in cui funzionano gli accumulatori che si trovano dentro smartphone, auto elettriche e power bank.
Nella vita di tutti i giorni la regola è semplice e piuttosto rigida. Più energia deve essere immagazzinata, più tempo serve per immagazzinarla. Chi ha provato a caricare una batteria di grande capacità lo sa bene, e sa anche che spingere troppo sulla velocità significa quasi sempre stressare la struttura interna dell’accumulatore, con conseguenze sulla durata nel tempo. La ricarica rapida, insomma, si paga.
Perché nel mondo quantistico le regole cambiano
Qui entra in gioco la parte controintuitiva. Nel mondo quantistico il comportamento dei sistemi non segue le intuizioni maturate osservando gli oggetti di dimensioni normali. Aumentare la scala di un sistema, invece di rallentarlo, può renderlo più veloce nell’assorbire energia. Un accumulatore più grande, in altre parole, potrebbe caricarsi prima di uno piccolo, ribaltando completamente la logica a cui l’elettronica di consumo ha abituato chiunque.
È esattamente su questo effetto che si è deciso di puntare. Il team ha costruito un prototipo pensato per sfruttare quel vantaggio di scala, con tempi di carica che si collocano su ordini di grandezza lontanissimi dall’esperienza quotidiana, misurabili in femtosecondi. Numeri che hanno poco a che vedere con i minuti o le ore a cui siamo abituati e che servono soprattutto a capire quanto sia diverso il terreno su cui si sta lavorando.
Non solo assorbire energia, ma anche restituirla
Il passaggio davvero significativo, però, è un altro. Assorbire energia sfruttando effetti quantistici è un risultato notevole, ma da solo non basta a parlare di batteria. Un accumulatore serve a poco se l’energia resta intrappolata dentro. I ricercatori sono riusciti a estrarla, e a farlo sotto forma di corrente elettrica, cioè in un formato immediatamente utilizzabile. È questo che trasforma un esperimento di fisica in qualcosa che assomiglia a un dispositivo vero.
Poi c’è il limite, ed è meglio metterlo in chiaro subito. Nessuno deve aspettarsi che nei prossimi mesi arrivi uno smartphone che passa dallo 0 al 100% in un battito di ciglia. La distanza tra un prototipo di laboratorio e un prodotto commerciale resta enorme, e la tecnologia lavora su scale e condizioni che con la produzione di massa hanno ancora poco in comune. Quello che è stato dimostrato è la fattibilità del principio, non la sua applicabilità immediata.
Vale comunque la pena capire perché una ricerca del genere attiri tanta attenzione. Il collo di bottiglia dell’elettrificazione, dai dispositivi portatili ai mezzi di trasporto, non è solo la capacità di accumulo ma anche il tempo necessario a riempire quell’accumulo senza degradarlo. Una tecnologia che aggira il compromesso tra velocità e integrità della struttura interna cambierebbe le carte in tavola su entrambi i fronti. Il prototipo del CSIRO si muove esattamente in questa direzione, con la prudenza che accompagna ogni risultato ottenuto in ambito sperimentale. Assorbimento di energia tramite effetti quantistici ed estrazione sotto forma di corrente elettrica sono i due tasselli che il gruppo di Quach è riuscito a mettere insieme, e restano il dato concreto da cui partirà qualsiasi sviluppo successivo.
