Dodano: 23 sierpień 2019r.

Najmniejszy silnik świata – 10 mld razy mniejszy od silnika samochodowego

Międzynarodowy zespół fizyków stworzył najmniejszy silnik na świecie. Ma wielkość pojedynczego jonu wapnia, co czyni go około 10 miliardów razy mniejszym niż silnik w samochodzie.

 

Eksperymentalny silnik został opracowany przez międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez profesora Ferdinanda Schmidta-Kalera i Ulricha Poschingera z Uniwersytetu Johannesa Gutenberga w Moguncji w Niemczech. „Ruchomymi” częściami silnika, czyli jonu wapnia, jest jego spin – moment pędu cząstki.

W rzeczywistości jest silnik cieplny wykorzystujący spin. W przyszłości takie urządzenia mogłyby zasilać różnorakie nanotechnologie. Mogłyby korzystać z traconego zwykle ciepła. Artykuł naukowcy wyjaśniający działanie silnika został opublikowany na łamach pisma „Physical Review Letters”.

 

W najmniejszym na świecie silniku spin służy do wychwytywania i przekształcania ciepła pochłoniętego z wiązki laserowej w wibracje uwięzionego jonu. Drgania te działają jak koło zamachowe, a ich energia jest gromadzona i przyjmuje określone wartości - jednostki zwane kwantami, zgodnie z przewidywaniami mechaniki kwantowej.

- Koło zamachowe pozwala nam faktycznie zmierzyć moc wyjściową silnika w skali atomowej i po raz pierwszy mierzyć pojedyncze kwanty energii – powiedział Mark Mitchison z grupy QuSys z Trinity College Dublin, współautor badań.

Kiedy silnik jest w stanie spoczynku, znajduje się w tak zwanym stanie podstawowym. W mechanice kwantowej jest stan układu charakteryzujący się najmniejszą możliwą energią. Gdy na silnik kierowana jest wiązka lasera, jego energia rośnie. Badacze porównali to do coraz szybszych obrotów koła zamachowego. Co ważne, badacze wykazali to eksperymentalnie, umożliwiając fizykom dokładną ocenę procesu.

- Ten eksperyment i teoria za nim stojąca stanowią początek nowej ery badań nad energetyką technologii opartych na mechanice kwantowej – powiedział John Goold z Trinity College Dublin. - Zarządzanie ciepłem w nanoskali jest jednym z podstawowych wąskich gardeł hamujących budowę wydajniejszych komputerów. Zrozumienie, w jaki sposób można zastosować termodynamikę w tak mikroskopijnych układach, ma ogromne znaczenie dla przyszłych technologii – dodał.

 

Źródło: Trinity College Dublin, fot. John Goold/ Trinity College Dublin