ساخت کـوچکترین نـانومـوتور حـرارتی جـهـان

به گزارش ایران اکونومیست به نقل  از ستاد ویژه فناوری نانو ریاست جمهوری،محققان کارگروه کوانتوم در موسسه فیزیک جانسون گوتنبرگ دانشگاه ماینز با همکاری پژوهشگران دانشگاه فردریچ الکساندر موفق به ساخت موتور گرمایی شدند که با یک اتم کار می‌کند. نتایج این پروژه در نشریه Science منتشر شده‌است.
از دوره انقلاب صنعتی، موتورهای حرارتی و احتراقی نقش مهمی در شکل‌گیری جامعه ایفا کرده‌اند. موتورهای حرارتی نیز همانند موتورهای احتراقی، قادر به تبدیل انرژی حراتی به مکانیکی هستند. در این پروژه محققان همین موتورها را با ابعاد کوچک ساخته‌اند.
یک تیم تحقیقاتی از چند دانشگاه مختلف در آلمان از دام پاول (Paul trap) برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرده است.
در این پروژه از یک لیزر برای خنک کردن اتم کلسیم باردار استفاده می‌شود و سپس از این اتم مجددا' با استفاده از نویز گرم می‌شود. در واقع اتم کلسیم به صورت دوره‌ای در معرض سیکل ترمودینامیکی قرار می‌گیرد. این ذرات درون دام به عقب و جلو حرکت می‌کنند و فرآیندی شبیه به موتور ماشین را شبیه‌سازی می‌کنند.این اتم می‌تواند انرژی را ذخیره کرده و سپس همانند موتور آن را آزاد کند.
کارکرد این موتور ترمودینامیکی با استفاده از روش‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. این گروه نشان دادند که این موتور تک ذره‌ای دارای قابلیت تولید توانی در حد 10 تا 22 وات است و باکارایی 3/0 درصد کار می‌کند. این موتور تک اتمی را می‌توان در مقیاس انبوه تولید کرد و از آن همانند یک موتور ماشین استفاده نمود.با معکوس کردن چرخه، این موتور می‌تواند نقش یک یخچال را ایفا کند و از آن برای خنک کردن نانوسیستم‌ها استفاده کرد.
هدف اصلی از این کار، توسعه نانوموتوری است که می‌تواند به ما در درک ترمودینامیک در مقیاس ذره‌ای کمک کند که موضوع مهمی در تحقیقات فعلی در جهان است. گام بعدی محققان، کاهش دمای کارکرد این موتور است تا اثر کوانتومی دینامیکی آن را بررسی کنند. از نظر تئوری، کارایی این موتور می‌تواند با متصل شدن به حمام گرمای کوانتومی، بهبود پیدا کند. از این فناوری می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد.