Двигатели, преобразующие тепловую энергию в механическую силу, известны еще со времен промышленной революции. Наш современный образ жизни без них был бы невозможен. А стремление к миниатюризации приводит к созданию все более компактных устройств.
Команда исследователей под руководством профессора Килиана Сингера, руководителя проекта в университете Майнца, и профессора Университета Касселя, использовали ловушку Пола (комбинация электрических и магнитных полей, которая захватывает ионы в вакуумную систему или трубку), чтобы захватить один электрически заряженный атом кальция. Этот атом может быть нагрет с помощью электрически генерируемого шума и охлажден с помощью лазерного луча.
В результате атом подвергается термодинамическому циклу. Это означает, что частица движется взад и вперед внутри ловушки, имитируя действия типичного двигателя. Атом не только работает, как двигатель, но и сохраняет энергию.
Исследователи провели обширные испытания для определения термодинамического поведения их двигателя. Они утверждают, что их "моночастичный" мотор может генерировать мощность 10 -22 Вт и работать с КПД 0,3 процента. При обратном цикле, заявляют исследователи, они могли бы даже использовать такое устройство для охлаждения наносистем, подсоединенных к нему.
Основной задачей данного исследования состоит в том, чтобы с помощью созданного нано-двигателя получить представление о термодинамике на уровне одной частицы, это в настоящее время является очень актуальной темой в исследованиях. Разрабатываются планы по дальнейшему снижению рабочей температуры двигателя, чтобы исследовать термодинамические квантовые эффекты. В теории предполагается, что мощность теплового двигателя может быть увеличена, и это может вывести научный прогресс за пределы стандартных границ классической термодинамики и позволит строить новые типы двигателей.
Проект, являющийся частью проекта «тепловые двигатели на одиночных ионах", финансируемого за счет исследовательского гранта Немецкого Фонда исследований, получил дальнейшее финансирование в рамках проекта "Atomic nano assembler", финансируемого Фондом Фольксваген.
На фото: Вакуумная камера с атомной ловушкой в центре / AG QUANTUM
| 
