Германским физикам удалось перевоплотить единичный ион Ca в двигатель атомарного размера. Как и все двигатели, он преобразует тепловую энергию в кинетическую, но наряду с этим в один момент делает и функцию рабочего тела. В роли охладителя выступает лазерный луч, а флуктуации электрического поля действуют как источник энергии.

Смотрите кроме этого: Volkswagen оснащает собственных сотрудников смарт-очками

Умные очки, как, к примеру, Гугл Glass, пока так и не сыскали популярности среди рядовых пользователей, не смотря на то, что большие корпорации очень заинтересованы в применении аналогичных устройств в производственном ходе. Компания Volkswagen кроме этого показала интерес к смарт-очкам и по окончании нескольких опробований официально заявила, что 3D-очки дополненной действительности станут предметом экипировки работников фабрик. Устройства будут помогать сотрудникам обнаружить места хранения компонентов и видеть номера подробностей, дабы не прибегать к чтению документации.

Во второй половине 50-ых годов двадцатого века Ричард Фейнман высказал предположение, что единичный атом возможно перевоплотить в тепловой двигатель, применяя его гармонические колебания как квантовый эквивалент механической работы. Более чем полвека эта концепция оставалась сугубо теоретической. Сложно было не только обучиться руководить колебаниями отдельного атома, но и произвести нужные измерения, обосновывающие успешную реализацию идеи.

Часть лабораторной установки для одноатомного двигателя. Вакуумнаякамерас ионной ловушкой расположена по центру (фото: AG QUANTUM).

В апрельском номере издания Science была опубликована статья, в которой исследователи из Университета квантовой оптики общества Макса Планка, университета Майнца, университета Касселя и Эрлангенского университета нашли метод решить обе неприятности.

Они перевоплотили нейтральный атом кальция в заряженный ион, что поместили в квадрупольную ионную ловушку, а после этого стали иногда поменять напряжение на её электродах.

Привычные нам двигатели макромира преобразуют тепловую энергию в механическую работу, но применяют для этого множество частиц. Одноатомный двигатель трудится по принципу «всё в одном». На первом такте рабочего цикла под действием внешнего электрического поля потенциальная энергия закрытого в ловушке иона возрастает, и он мало смещается в осевом направлении.

На втором такте он охлаждается лазерным лучом, теряет энергию и возвращается обратно, по окончании чего цикл повторяется.

Фрагмент оптической совокупности лазерного охладителя (фото: Johannes Ro?nagel et al.).

Применяя циклические трансформации электрического поля и постоянное охлаждение лазером с длиной волны 397 нм, исследователям удалось вынудить ион выполнять периодические колебания. Мощность одноатомного двигателя составила 3,4 ? 10-22 Вт. По итогам косвенных измерений полученный КПД составил всего 0,28%, однако здесь куда ответственнее демонстрация самого принципа.

Проверить, что ион Ca вправду трудится как атомарный двигатель, удалось посредством измерений амплитуды его колебаний. Для этого физики записали серию флуоресцентных снимков посредством сверхбыстрой камеры ICCD (Intensified Charged Couple Device) с выдержкой всего в 700 нс.

Потенциальная область применения одноатомных двигателей велика. Их возможно применять в наноконструировании, как одноионные холодильники либо тепловые насосы, потому, что процесс возможно инвертирован. Но самый вероятным на данный момент представляется применение не столько самого «двигателя», какое количество обрисованной методики его создания для изучения квантовых эффектов термодинамики.

Занимательна и тайная часть данной научной работы. Впечатляющее достижение объединённой команды физиков было выполнено на средства для проекта «Ядерный наноассемблер», финансируемый фондом Volkswagen. В германском автоконцерне в далеком прошлом разрабатывают методы предстоящего понижения рабочей температуры двигателей и возлагают громадные надежды на изучения термодинамических квантовых эффектов.

В теории их применение разрешит выйти за рамки существующих ограничений и не просто повысить КПД простых двигателей, но и создать принципиально новые.

Создатель: Андрей Васильков

Случайная статья:

• Как открыть файл hosts?
• История для позвоночника: обзор корректора осанки lumo lift, софта из google play и российского «мастера осанки»

Фазовые переходы и Ядерный ракетный двигатель времен СССР

Похожие статьи:

• Краткий обзор «атомных» планшетов irbis tw21 и irbis tz94

  Планшеты с процессорами Intel Atom лично для меня всегда были интересны. Стоят они, в большинстве случаев, вменяемых денег и наряду с этим благодаря…

• Вмс сша делают ставку на ротационные детонационные двигатели

  Американские армейские моряки тратят два миллиарда долларов в год на горючее. На фоне неспециализированных флотских затрат деньги, может, и не огромные,…

• История компании valve: от ядерного топлива к паровому двигателю

  Если вы PC-геймер, что вы видите значительно чаще в собственном мониторе? Не считая заставки Windows, очевидно. Быть может, вы кроме того не отдаёте себе…