量子真空能源新突破:前 NASA 專家推出無須電池的 MicroSparc 晶片

作者: Aleksandr Lytviak

量子真空能源新突破:前 NASA 專家推出無須電池的 MicroSparc 晶片-1

由前美國航太總署(NASA)EagleWorks 實驗室負責人,並曾主導國防高等研究計劃署(DARPA)曲速引擎概念研究的知名物理學家哈羅德·「索尼」·懷特(Harold G. "Sonny" White)所創立並領導的 Casimir Inc. 公司,近日正式結束隱身模式。該公司宣布計畫於 2028 年前將 MicroSparc 技術商業化。這是一款據開發人員稱能直接從量子真空提取能量的微晶片,完全不需要電池或充電。

根據該公司的說法,這項技術的核心源於廣為人知的「卡西米爾效應」(Casimir effect):在量子世界中,「真空」並非空無一物,而是充滿了電磁場波動與虛粒子。若將兩塊導電板放置在僅數十奈米的距離內,兩者之間會產生負壓,進而相互吸引。

傳統上這種「裝置」是一次性的,因為一旦板片接觸,就無法再提取能量。然而,懷特及其團隊取得了突破。他們在基板上製造了「靜態卡西米爾空腔」,使板片固定而無法移動。在每個空腔中心都放置了與腔壁絕緣的微型「柱狀體」或天線(micropillars)。

外部的量子真空會不斷撞擊腔壁中的電子。透過「量子穿隧效應」,電子有時會滲透進空腔內部的中心微柱上。由於空腔內部環境較為「寂靜」,電子要返回壁面非常困難。這便形成了一股定向的電子流,本質上即為微弱的直流電。該公司將此過程比喻為「量子棘輪」(quantum ratchet)。

目前 Casimir Inc. 已在麻省理工學院奈米實驗室(MIT.nano)和德州農工大學 AggieFab 奈米加工設施製造了數百個原型。相關測試在配備精密靜電計的屏蔽室中進行。懷特表示,這些裝置已展現出從毫伏到伏特級別的電壓,電流則處於皮安(pA)等級,均已超過背景雜訊水準。

該公司目標開發的商業化晶片尺寸為 5 × 5 毫米,預計輸出約 1.5 伏特與 25 微安培(約 37 至 40 微瓦)。這足以供應超低功耗感測器、穿戴式裝置及物聯網(IoT)設備使用。展望未來,公司更談到將其規模化,應用於智慧型手機、基礎設施甚至航太系統等更高耗能的領域。

這項技術在科學界引發了合理的質疑。許多物理學家指出,試圖從真空中提取「免費」能量往往會與能量/動量守恆定律發生衝突。懷特本人強調,卡西米爾效應與穿隧效應等基礎物理早已獲得實驗證實,其創新之處在於靜態空腔的工程實現與奈米製造技術。雖然該公司已在同儕評審期刊發表相關文章,但目前尚缺乏廣泛的獨立第三方結果驗證。

若這項技術確實能實現規模化,將有潛力徹底改變低功耗電子產品的世界,尤其是在偏遠或極端環境(如太空、深海系統、遙感監測)中。對於日常生活而言,這在初期可能更適合作為現有能源的補充,而非完全取代。

MicroSparc 目前仍是一項前景廣闊但尚未在工業規模上獲得證實的開發案。2028 年將是關鍵,屆時將揭曉它能否從實驗室走向現實產品。Casimir Inc. 絕對值得持續關注,因為即便「從無到有」的能量提取比預期困難,其在奈米光子學與量子材料領域帶來的附帶技術突破,本身就極具價值。

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來源

  • thedebrief.org

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