Физики создали самый маленький в мире двигатель
Москва, 12:54, 22 Авг 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Международная команда исследователей, включавшая физиков-теоретиков Тринити-Колледжа Дублина, создала самый маленький в мире мотор из одного иона кальция. По размерам система примерно в 10 млрд раз уступает автомобильному двигателю.
Работа, проведенная группой QuSys Джона Гулда из Тринити-Колледжа, описывает науку в основе миниатюрного мотора, сообщает phys.org. Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, объясняет, как случайные колебания влияют на работу микроскопических машин. В будущем такие устройства можно внедрять в другие системы для переработки отходящего тепла, повышения энергоэффективности.
Сам двигатель, ион кальция, электрически заряжен. Это упрощает его захват с помощью электрических полей. Рабочей частью мотора является собственный спин иона (угловой момент). Его используют для превращения тепла, поглощенного от лазерных лучей, в колебания или вибрации захваченной частицы.
Эти движения действуют как «маховик», захватывая полезную энергию, генерируемую мотором. Она хранится в дискретных элементах, «квантах», согласно принципам квантовой механики.
«Маховик позволяет измерить мощность на выходе атомарного двигателя. Мы впервые смогли определить энергию одного кванта», — сказал доктор Марк Митчисон из QuSys, один из авторов.
Заставив элемент двигаться из основного состояния (минимальная энергия в квантовой физике), команда наблюдала, как двигатель раскручивает его. Ученые могли оценивать состояние иона в процессе работы.
«Эксперимент и теория открывают новую эру для исследования энергетики технологий, основанных на квантовых принципах. Это – основная тема, интересующая нашу группу. Управление теплом на наномерном уровне – один из фундаментальных барьеров для более быстрых и эффективных вычислений. Понимание термодинамики позволит применять такие микроскопические структуры».
Прорывной эксперимент был проеден группой, возглавляемой профессором Фердинандом Шмидтом-Калером и доктором Ульрихом Пошингером из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце, Германия.
