Физици създадоха двигател от един атом

Физици от университета на Майнц (Германия) са създали топлинен двигател, който се състои от един-единствен атом или йон.

Затвореният в електрически капан йон използва топлинната енергия за нейното превръщане в хармонични колебания. КПД на двигателя е 0,28 процента. Изследването е публикувано в сп. Science.

Обичайните топлинни двигатели се състоят от около 10²⁴ частици, където под частици обикновено се разбират атоми. В последно време учените са успели да намалят тези устройства до микроскопични размери с използването на микроелектромеханични, пиезорезисторни и други системи. Физикът Ричард Файнман още през 1959 г.. заговаря за възможност от съществуване на микроскопични мотори, състоящи се от един атом.

За да създадат такова устройство, учените поставили калциев йон в специален електрически капан, представляващ квадрупол – система от четири различно заредени пръта, създаващи поле, което захваща йона.

Йонът се явявал работно тяло на двигателя, макар че работата на двигателя има нужда и от други компоненти – хладилник и нагревател.

В качеството на хладилник физиците използвали метода за лазерно охлаждане, с чиято помощ температурата на системата се понижавала до свръхниски температури. В такива условия като нагряващ елемент служили колебанията на електрическото поле.

Колебанията на електрическото поле се включвали и изключвали, докато охладителят работел през цялото време. По време на цикъла йонът първоначално се „нагрявал“, премествайки се в пространството и увеличавайки своята потенциална енергия, а след това, след изключване на колебанията, се връщал в предишното състояние.

Повтарянето на циклите водело до хармонични колебания на йона. Мощността на такъв двигател се оценява от изследователите на 3,4 на 10^-22 джаула, а КПД – на 0,28 процента, пише Lenta.ru.