Motorul Atomic

Chiar dacă nu este precum cel din automobilul dumneavoastră, motorul dezvoltat de o echipă de fizicieni din cadrul Trinity College Dublin este cel mai mic motor din lume.

Acest motor atomic are mărimea unui singur ion de calciu, fiind de zece miliarde de ori mai mic decât motorul unui automobil actual. El ar putea fi folosit pentru a pune bazele unor nanotehnologii extraordinare.

Tărâmul Cuantic

Funcţionarea motorului atomic dezvoltat de fizicieni se bazează pe faptul că ionul de calciu 40Ca+ este încărcat electric şi astfel poate fi cu uşurinţă prins într-o capcană de ioni cu ajutorul unor câmpuri electrice.

Ionul de calciu 40Ca+ are o sarcină electrică și în consecință se roteşte. Momentul cinetic al ionului este apoi utilizat pentru a transforma căldura absorbită dintr-un fascicul laser în oscilaţii sau vibrații ale ionului din capcana de ioni.

La rândul lor, aceste vibrații acționează precum volantul unui motor temic, un dispozitiv mecanic care este capabil să stocheze energia de rotație. Această energie este stocată în unități discrete de energie, denumite cuante, așa cum a fost prevăzut de mecanică cuantică.

Un singur atom

„Volantul ne permite să măsurăm efectiv puterea unui motor atomic, ceea ce înseamnă că am reuşit să obţinem, pentru prima dată, valoarea unei cuante de energie la scară atomică “, a declarat cercetătorul Dr. Mark Mitchison din cadrul Trinity College Dublin.

Cel mai mic motor

Cel mai mic motor din lume funcționează datorită momentului cinetic intrinsec, care transformă căldura absorbită de la fasciculele laser în oscilații ale ionului din capcana de ioni. Credit: John Goold, Trinity College Dublin.

În urma experimentelor, cercetătorii au reuşit să determine energia minimă necesară punerii în funcţiune a volantului.

Starea ionului 40Ca+ a fost observată în permanenţă, ceea ce le-a permis cercetătorilor să evalueze cu exactitate energia stocată în volant.

„Experimentul și teoria aferentă acestuia deschid noi perspective privind cercetarea aspectelor energetice ale tehnologiilor bazate pe teoria cuantică, acesta fiind un subiect central al cercetărilor noastre.

Controlul căldurii la scara nanometrică este una provocările fundamentale privind realizarea unor computere mai rapide și mai eficiente.

Înțelegerea modului cum termodinamica poate fi aplicată în astfel de configuraţii microscopice este extrem de importantă pentru tehnologiile viitoare”, a declarat Dr. John Goold, de la Trinity College Dublin.

Studiul cercetătorilor a fost publicat în revista Physical Review Letters.

Sursă: Sci-News