محققان آلمانی موفق به ساخت کوچکترین موتور حرارتی جهان شدند.
به گزارش دیده‌بان علم ایران، محققان کارگروه کوانتوم در موسسه فیزیک جانسون گوتنبرگ دانشگاه ماینز با همکاری پژوهشگران دانشگاه فردریچ الکساندر موفق به ساخت موتور گرمایی شدند که با یک اتم کار می‌کند. این موتور تک ذره‌ای می‌تواند همانند موتور یک خودرو کار کرده و قادر است ۱۰تا ۲۲ وات انرژی تولید کند.
تیم تحقیقاتی از چند دانشگاه مختلف در آلمان از دام پاول (Paul trap) برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرده است. در این پروژه از یک لیزر برای خنک کردن اتم کلسیم باردار استفاده و سپس از این اتم مجددا با استفاده از نویز گرم می‌شود. در واقع اتم کلسیم به صورت دوره‌ای در معرض سیکل ترمودینامیکی قرار می‌گیرد. این ذرات درون دام به عقب و جلو حرکت می‌کنند و فرآیندی شبیه به موتور ماشین را شبیه‌سازی می‌کنند. این اتم می‌تواند انرژی را ذخیره کرده و سپس همانند موتور آن را آزاد کند.
رفتار این موتور ترمودینامیکی با استفاده از روش‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.
گروه تحقیقاتی نشان دادند که این موتور تک ذره‌ای دارای قابلیت تولید توانی در حد ۱۰ تا ۲۲ وات است و باکارایی ۳/۰ درصد کار می‌کند. این موتور تک اتمی را می‌توان در مقیاس انبوه تولید و از آن همانند یک موتور ماشین استفاده کرد.
با معکوس کردن چرخه، این موتور می‌تواند نقش یک یخچال را ایفا کند و از آن می‌توان برای خنک کردن نانوسیستم‌ها استفاده کرد.
هدف اصلی محققان توسعه نانوموتوری است که می‌تواند به ما در درک ترمودینامیک در مقیاس ذره‌ای کمک کند؛ موضوعی که در تحقیقات فعلی در جهان مهم به شمار می‌رود.
گام بعدی محققان، کاهش دمای کارکرد این موتور است تا اثر کوانتومی دینامیکی آن را بررسی کنند. از نظر تئوری، کارایی این موتور می‌تواند با متصل شدن به حمام گرمای کوانتومی، بهبود پیدا کند. از این فناوری می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد.
نتایج این پروژه در نشریه Science منتشر شده‌است.
انتهای پیام