La batteria perfetta ancora non esiste e non sappiamo se e quando potrà mai esistere, ma sicuramente avrebbe una caratteristica: non si scaricherebbe mai, o meglio, sarebbe in grado di scaricarsi e ricaricarsi all'infinito, fornendo l'energia richiesta senza mai dover essere sostituita. Un sogno? Forse, ma da oggi un po' più vicino, grazie a un gruppo di ricercatori delle Università di Alberta e di Toronto, che hanno messo a punto il concetto (e per il momento solo questo) di una batteria quantistica, dotata proprio di questo tipo di caratteristiche.
Lo studio, pubblicato in questi giorni, serve soprattutto a fornire una dimostrazione teorica che la creazione di una batteria quantistica senza perdita di energia è possibile, offrendo un vantaggio rispetto alle batterie quantistiche proposte in precedenza.
"Una batteria quantistica è una piccola batteria di nano-dimensioni destinata ad essere utilizzata per applicazioni su scala nanometrica", ha comunque subito chiarito Gabriel Hanna, chimico dell'Università di Alberta, tra i ricercatori coinvolti nel progetto. "Le batterie che conosciamo meglio, come la batteria agli ioni di litio che alimenta i nostri smartphone, si basa su principi elettrochimici classici, mentre le batterie quantistiche si basano esclusivamente sulla meccanica quantistica".
Ma come funzionerebbe sostanzialmente questa ipotetica batteria quantistica? Per realizzare la propria idea, il team di ricerca ha considerato un modello di rete quantistica aperta con alta simmetria strutturale come una piattaforma per immagazzinare energia "eccitonica", che sfrutta cioè la capacità degli elettroni di assorbire energia da un fotone di luce sufficientemente energetico.
"La chiave è preparare questa rete quantistica in quello che chiamiamo uno stato oscuro", ha spiegato Hanna. "In questo stato infatti la rete non può scambiare energia con l'ambiente circostante, diventando quindi sostanzialmente immune a tutte le influenze ambientali e altamente resistente alle perdite di energia".
Rompendo poi la simmetria strutturale della rete in modo controllato sarebbe possibile sia scaricare che ricaricare la batteria all'infinito. In pratica lo stato oscuro dovrebbe riuscire a mantenere all'infinito una determinata struttura simmetrica, rompendone l'equilibrio esclusivamente per consentire l'ingresso o l'uscita dell'energia. Si tratterebbe insomma di un modo incredibilmente efficiente per stoccare l'energia, eliminando inoltre la necessità di sfruttare gli attuali processi elettrochimici, imperfetti e soggetti a usura e consumo delle componenti impiegate al loro interno.
Una cosa più facile a dirsi che a farsi e infatti per il momento parliamo esclusivamente di un proof of concept, che ci dice cioè che un funzionamento del genere potrebbe funzionare senza contraddire le leggi della fisica. In quanto a realizzarlo davvero però ce ne passa. In futuro comunque i ricercatori si concentreranno proprio sullo sviluppo di modi praticabili per caricare e scaricare la batteria, nonché per aumentare la quantità di applicazioni pratiche in cui sarebbe possibile avvantaggiarsene.