ساخت کوچک ترین دستگاه ها با موتور تک اتمی

به گزارش کلیک، مقاله ای که در آخرین شماره مجله science چاپ شده بود, طرح مبتکرانه ای از موتور گرمایی را ک تنها با یک اتم کار می کند را شرح داد.این موتور نتیجه آزمایشاتی است که توسط گروه QUANTUM در آموزشگاه فیزیک جاناتان گوتنبرگ در دانشگاه ماینز و با همکاری فیزیکدانان نظری دانشگاه نوتنبرگ انجام گرفته است.

از زمان انقلاب صنعتی، موتور های گرمایی نقش مهمی را در شکل دادن جامعه داشته اند. به عنوان موتور وسایل نقلیه انرژی گرمایی را به نیروی مکانیکی تبدیل می کنند. سبک مدرن زندگی ما بدون این موتور ها غیر ممکن است.و همچنین پیشرفت در کوچک سازی این موتور ها منجر به ساخته شدن کوچک ترین دستگاه ها شده است.

تیمی از محققان با محصور کردن یک بار الکتریکی از اتم این کار را انجام داده اند.این اتم توسط تولید صدای الکتریکی گرم می شود و به وسیله اشعه لیزر سرد خواهد شد.در نتیجه اتم در یک چرخه ی ترمودینامیکی قرار می گیرد یعنی اینکه این ذره در داخل محل محصور شده به عقب و جلو می رود که باعث تکرار حرکت موتور می شود. این اتم نه تنها عملکردی شبیه به موتور دارد بلکه ذخیره کننده انرژی نیز می باشد.

محققان آزمایش های زیادی را برای تشخیص رفتار ترمودینامیک موتور ها انجام داده اند، این محققان در کتاب های خود آورده اند که این موتور تک ذره ای قادر به تولید ۱۰ -۲۲ وات برق با بازده ۰/۳ می باشند. اگر برق این موتور تک اتمی افزایش پیدا کند نتیجه اش معادل برق تولیدی موتور اتومبیل است.جان رانیکان اولین نویسنده این تحقیق می گوید"با برعکس کردن این چرخه ها می توانیم از این وسیله در یخچال تک اتمی و برای خنک کردن سیستم های نانو متصل به آن استفاده کرد".

هدف اصلی این تحقیق ساختن نانوموتور هایی از این نوع با ارائه نظرات ترمودینامیکی در باره ی تک ذره ها است که در حال حاضر موضوع داغ بسیاری از تحقیقات می باشند.این طرح ها به منظور پایین اوردن دمای موتورها وبررسی اثر کوانتومی ترمودینامیکی هستند. فرض بر این است که با پیوند یک موتور گرمایی به کوانتوم گرمایی میزان برقش افزایش می یابد پس در نتیجه باید احتمالات فراوانی فراهم شود تابرای فراتر رفتن از استاندارد مورد قبول ترمودینامیک کلاسیک و ساخت انواع جدید موتور ها مورد استفاده قرار گیرد.

این طرح بخشی از تحقیق "Single ion heat engine" است که توسط سازمان تحقیقاتی آلمان سرمایه گذاری شده و نسبت به پروژه "atomic nano assembler" که توسط سازمان vokswagen حمایت مالی شده بود, پول بیشتری دریافت کرده است.

منبع：sciencedaily