Лента TH Статьи о науке и технике


Проведены первые испытания нано-двигателя

∴ 133

Проведены первые испытания нано-двигателя

Немецкими учеными создан тепловой стохастический двигатель, на работу которого существенно влияют случайные события. Тем не менее, уникальная машина работает.

Ученые из Штутгартского университета и института Макса Планка уменьшили детали теплового двигателя до микронных масштабов. При таком уменьшении детали машины будут вовлечены в броуновское хаотичное движение.

По словам одного из авторов эксперимента, Клеменса Бехингера, был создан наименьший паровой двигатель (двигатель Стирлинга), который действительно смог выполнять работу, хотя специально этого не ожидалось.

Работа столь малой машины сильно осложняется процессами в микромире, не учитываемыми при обычных масштабах.
В этом двигателе рабочим газом служит единичная коллоидная частица, представляющая собой пластиковый шар диаметром три микрометра, который находится в воде. Поршнем здесь является управляемый лазерный луч, поле которого сдерживает в некоторой степени движения шарика. В качестве внешнего нагревателя используется другой лазерный луч, быстро выключающийся и включающийся.

Проведены первые испытания нано-двигателя

Из-за малых размеров, вода и шарик быстро охлаждались и нагревались. При этом молекулы воды толкали коллоидную частицу хаотично, в разных направлениях. По расчетам физиков, обмен энергией между частицей и окружающей средой был сравним с энергией, полученной от луча. Следовательно, от цикла к циклу, частица поглощала разное количество энергии. Это должно было сделать работу двигателя неравномерной, или вовсе остановить его. Но, созданная система работала равномерно и была также эффективна, как и обычный двигатель Стирлинга.

Данный эксперимент помогает физикам понять ограничения, создаваемые малыми масштабами системы для классической термодинамики. Полученные данные понадобятся для создания микродвигателей, пригодных к практическому использованию. Также, этот опыт является очередной ступенькой к объяснению связи между квантовой и классической физикой.