El objetivo de la nanotecnología es que reducir la maquinaria utilizada en la vida cotidiana, con el fin de controlar y manipular el nano-mundo tan bien como manipulamos las cosas a nuestro propio tamaño. Y este último desarrollo es un gran avance de proporciones microscópicas: el motor de un solo átomo.
Investigadores alemanes fueron capaces de construir con éxito un motor térmico de un solo átomo, y que podría ser el motor térmico más pequeño jamás construidos. Los investigadores también midieron su producción de energía, 3,4 x 10 -22 vatios, que en masa haría equivalente a un motor de coche típica (1,5 kilovatios por kilogramo) en términos de poder. Los resultados fueron publicados en la revista Ciencia .
Los motores térmicos convierten la energía térmica en energía mecánica, con un avance tecnológico que se inició la revolución industrial. Durante la última década, ha habido un enfoque en la miniaturización con la construcción de máquinas térmicas cada vez más pequeños.
Johannes Rossnagel y sus colegas diseñaron el motor de un solo átomo de comportarse como un motor a gran escala. Se llevaron un ion calcio y atrapados de modo que pudiera moverse exclusivamente a lo largo de un eje. A continuación, se sometió a dos temperaturas diferentes, siendo enfriado por un haz de láser mientras se calienta por un campo eléctrico oscilante. La diferencia de temperatura generado movimiento a lo largo del eje libre que era similar al movimiento de un pistón en un motor.
Hablando con IFLScience, el Dr. Rossnagel discutió las sofisticaciones técnicas necesarias para lograr este resultado. "Los obstáculos han sido tanto de carácter técnico y de carácter conceptual," dijo. "Necesitamos la electrónica con muy bajo nivel de ruido [interferencias], una cámara con los tiempos más cortos de exposición (700 nanosegundos), muy buenas condiciones de vacío, alta de control de los campos eléctricos en la trampa, y un sistema láser de alta calidad."
"El punto crucial es el alto grado de control que se necesita para hacer funcionar el motor, y, quizás más importante aún, para leer el estado (como la temperatura, la energía, y la posición) del átomo", agregó.
El motor tiene una eficiencia de 0,28 por ciento, es decir, sólo un 0,28 por ciento del total de energía se convierte en trabajo útil. El resultado podría parecer terrible (el motor del automóvil típico tiene una eficiencia de aproximadamente 25 a 30 por ciento), pero es de acuerdo con las expectativas teóricas.
El motor de un solo átomo tiene el potencial para desempeñar un papel importante tanto en física aplicada y teórica. Los motores de un solo átomo podrían alimentar las tecnologías de nanoescala e incluso permitir a los científicos construir refrigeradores de un solo átomo. Los investigadores no creen que habrá un "uso diario" directa de esta tecnología, sin embargo.
"Se necesita todo un laboratorio de rayos láser, electrónica y cámaras de vacío para funcionar este motor solo átomo", señaló el Dr. Rossnagel. "Sin embargo, hacemos la investigación fundamental y tratar de conseguir una mejor comprensión de la termodinámica de las partículas individuales.
"Esta mejor comprensión puede (y será, estoy convencido) conducirá a una nueva generación de experimentos y futuros dispositivos que tienen aplicaciones interesantes."
This post have 0 komentar
EmoticonEmoticon