Учёные создали двигатель, имеющий размер одного атома

Сб, 04/16/2016 - 20:32

Физики из Университета Майнца в Германии создали тепловой двигатель, состоящий из единственного иона или атома. Ион, который был заперт в электрической ловушке, превращает тепловую энергию в гармонические колебания. КПД созданной машины достиг отметки в 0,28 процентов.

Тепловые двигатели обычного типа имеют около 1024 степени частиц, под которыми имеются ввиду атомы. В последние годы данные устройства были уменьшены до микроскопических размеров благодаря использованию микроэлектромеханических, пьезорезисторных и других систем. Но в первый раз о возможном существовании мельчайших моторов, которые состоят из одного атома, ещё в 1959 году заговорил физик Ричард Фейнман.

Для создания такого устройства специалисты заперли ион кальция в специальной электрической ловушке, внешне напоминающей квадруополь – систему, состоящую их четырёх стержней с разными зарядами, которые создают поле для захвата иона. Ион исполнял роль рабочего тела двигателя несмотря на то, что для эффективной работы машины нужны ещё холодильник и нагреватель. В качестве холодильника учёными был использован метод лазерного охлаждения, при помощи которого температура системы могла понижаться до сверхнизкой. При таких условиях роль нагревающего элемента исполняли колебания электрического поля.

Флуктуации электрического поля могли включаться и выключаться, в то время как охладитель работал постоянно. В течение цикла ион первым делом «нагревался» и смещался в пространстве, при этом происходило увеличение его потенциальной энергии. После выключения колебаний ион возвращался в своё исходное состояние. При повторении циклов происходили гармонические колебаниям иона и совершение им работы. По оценкам физиков, мощность данного двигателя составила ,4 на 10-22 джоулей, а КПД в 0,28 процентов.

Источник