Полвека от идеи до воплощения
Первым на возможность создания теплового двигателя из единственного атома указал в 1959 году физик Ричард Фейнман. КПД устройства, созданного немецкими учеными, крайне низкое – 0,28%, но само его существование уже является прорывом.
Обычный тепловой двигатель включает не менее 1024 атомов или других частиц. Однако современные технологии создания пьезорезисторных, микроэлектромеханических и других систем позволили уменьшить устройства до наноразмеров.
Как устроен самый маленький в мире двигатель
Для создания двигателя ученые построили квадруополь – электрическую ловушку, которая состоит из четырех разнозаряженных стержней. Электрическое поле, которое здесь образуется, удерживает ион кальция, выступающий в роли рабочего тела двигателя.
Помимо ловушки, конструкция включает нагреватель и холодильник. В качестве первого выступают флуктуации электрического поля, а охлаждает систему до сверхнизких температур лазер.
Как это работает
Ученые включали и выключали колебания электрического поля, а охладитель работал постоянно. В результате ион кальция сначала «нагревался» - его потенциальная энергия увеличивалась, и частица смещалась в пространстве, а затем возвращалась в прежнее состояние.
Циклы включения-выключения повторялись, и возникали гармонические колебания иона – он совершал работу. Мощность двигателя составила 3,4*10-22 джоулей.
