Físicos crean el motor más pequeño del mundo con un ion de calcio
Una colaboración internacional ha construido el motor más pequeño del mundo, que, como un solo ion de calcio, es aproximadamente diez mil millones de veces más pequeño que el motor de un automóvil.
El trabajo realizado por el grupo QuSys del profesor John Goold en la Escuela de Física del Trinity College de Dublín describe la ciencia detrás de este pequeño motor.
La investigación, publicada en Physical Review Letters, explica cómo las fluctuaciones aleatorias afectan el funcionamiento de las máquinas microscópicas. En el futuro, dichos dispositivos podrían incorporarse a otras tecnologías para reciclar el calor residual y así mejorar la eficiencia energética.
El motor en sí, un único ion de calcio, tiene carga eléctrica, lo que facilita la captura mediante campos eléctricos. La sustancia de trabajo del motor es el “espín intrínseco” del ión (su momento angular). Este giro se utiliza para convertir el calor absorbido por los rayos láser en oscilaciones o vibraciones del ion atrapado.
Estas vibraciones actúan como un “volante”, que captura la energía útil generada por el motor. Esta energía se almacena en unidades discretas llamadas “cuantos”, como lo predice la mecánica cuántica.
“El volante de inercia nos permite medir la potencia de salida de un motor a escala atómica, resolviendo por primera vez unos cuantos cuantos de energía”, dijo Mark Mitchison, del grupo QuSys en Trinity, y uno de los coautores del artículo.
Arrancando el volante desde el reposo, o más precisamente, desde su “estado fundamental” (la energía más baja en física cuántica), el equipo observó el pequeño motor que obliga al volante a correr más y más rápido. Crucialmente, el estado del ion fue accesible en el experimento, permitiendo a los físicos evaluar con precisión el proceso de deposición de energía.
El profesor asistente de física en Trinity, John Goold, dijo en un comunicado: “Este experimento y teoría marca el comienzo de una nueva era para la investigación de la energía de las tecnologías basadas en la teoría cuántica, que es un tema central en la investigación de nuestro grupo. “La nanoescala es uno de los cuellos de botella fundamentales para una informática más rápida y eficiente. Comprender cómo se puede aplicar la termodinámica en estos entornos microscópicos es de suma importancia para las tecnologías futuras”.
El innovador experimento fue llevado a cabo por un grupo de investigación dirigido por el profesor Ferdinand Schmidt-Kaler y Ulrich Poschinger de la Universidad Johannes Gutenberg en Mainz, Alemania.
Fuente: europapress.es
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