Согласно недавнему исследованию Института фотонных наук совместно с Мадридским университетом Комплутенсе , исследователи создали новый микроскопический двигатель, работающий на одной частице, лазерах и электрических полях вместо газа.
«Технология, разработанная в ICFO, уникальна и позволяет очень точно настраивать температуру частицы. Такая тонкая настройка необходима для успеха эксперимента, и, следовательно, ICFO — одно из немногих мест, где может быть разработан наш микродвигатель», — заявил в пресс-релизе Рауль Рика, руководитель исследования.
Новый микроскопический двигатель, разработанный в рамках данной концепции, работает между двумя тепловыми ваннами, что, по словам исследователей, делает его микродвигателем Карно. На макроскопическом уровне тепловой двигатель обеспечивает работу автомобильного двигателя, в котором газ сжимается и распределяется при разных температурах. Это преобразует тепловую энергию в механическую, что позволяет автомобилю двигаться.
Исследователи создали микроскопический двигатель, обладающий теми же свойствами, что и двигатель Карно, что стало прорывом в термодинамике.
Микроскопический двигатель использует эффект изменения температуры, подобно автомобильным двигателям, которые используют разницу температур между горячим газом в поршне и окружающим воздухом. Однако, по словам исследователей, вместо цилиндров, поршней и коленчатых валов в этом двигателе используется одна частица, лазеры и электрические поля.
По словам исследователей, микроскопические тепловые двигатели захватывают микрочастицу с помощью лазерной ловушки и регулируют её эффективную температуру посредством шумовых электрических полей, усиливая броуновские флуктуации захваченной частицы. Им удалось контролировать удержание частицы в ловушке, изменяя мощность лазера, которая аналогична газу в цилиндре автомобильного двигателя.
Результаты исследования свидетельствуют о возможности создания систем, преобразующих любую разницу температур в полезную работу или электроэнергию, утверждают исследователи.
«Понимание термодинамики на микроуровне — это определённый шаг вперёд к пониманию того, как работают моторы в наших клетках», — сказал Игнасио Мартинес, один из авторов исследования. «Знание того, как они работают, позволит нам разрабатывать искусственные наномоторы и применять их в самых современных областях, таких как создание интеллектуальных материалов, искусственных мышц и даже нанороботов».
Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Physics .