Немецкие физики смогли создать самый маленький тепловой двигатель в мире, состоящий всего из одного атома, точнее - иона кальция. Как и положено тепловому двигателю, он преобразует тепловую энергию в механическую (движение).

Рабочим телом двигателя служит ион, нагревателем - колеблющееся электрическое поле, а охладителем - лазерный луч.

Исследователи во главе с Килианом Зингером (Kilian Singer) из Университета Майнца сначала заключили ион кальция внутри воронкообразной электрической ловушки длиной восемь миллиметров, образованной четырьмя электродами. Затем они нагревают его при помощи другого набора электродов. Случайные колебания электрического поля заставляют ион колебаться внутри ловушки и переходить к ее широкой части - это рабочий ход двигателя. Затем колеблющееся электрическое поле отключается, а ион охлаждается, встретившись с потоком фотонов лазерного луча, который постоянно проходит через воронку. Охлажденный ион возвращается в узкую часть ловушки, где электрическое поле сильнее.

Потенциально совершаемая ионом работа в 10 - 24 джоуля за цикл может быть использована для крошечного электрического генератора. Однако главной целью работы, по словам Килиана Зингера, был доказать справедливость термодинамики в масштабах одного атома. Впоследствии применение таких конструкций позволит значительно лучше понять поведения тепловых потоков в микроскопических системах, что, в свою очередь, может найти и практическое применение.

Описание работы опубликовано на сайте препринтов arXiv. org.

Аналог Ноткоин - TapSwap Получай Бесплатные Монеты

Подробнее читайте на polit.ru