Un motore termico di un singolo atomo

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Un motore termico di un singolo atomo

“C'è un sacco di spazio giù in fondo”: con queste parole pronunciate in un famoso seminario tenutosi nel 1959, il grande fisico statunitense Richard Feynman esortava i suoi colleghi a guardare il mondo microscopico come un ambito di grandi possibilità di sfruttamento anche tecnologico. Negli ultimi decenni un gran numero di ricercatori ha seguito il consiglio di Feynman, manipolando atomi e molecole per le applicazioni più disparate.

Ora la tecnologia in questo campo, la nanotecnologia, è arrivata a un punto in cui è possibile sfruttare un singolo atomo come motore termico, come dimostra su “Science” uno studio firmato da Johannes Rossnagel del QUANTUM Institut für Physik dell'Università di Mainz e colleghi di altri istituti di ricerca tedeschi.
 

Schema dell'apparato sperimentale: lo ione in verde è raffreddato da fasci laser (blu) e riscaldato dal rumore di campi elettrici variabili a radiofrequenza prodotti da quattro elettrodi (rosso) (Cortesia Rossnagel et al/Science)

I motori termici fanno muovere i veicoli che usiamo tutti i giorni e rappresentano la realizzazione pratica del modello fisico della macchina termica: un dispositivo ciclico, cioè che ritorna periodicamente allo stato iniziale, in grado di trasformare il calore assorbito da una sorgente calda e trasformarlo in lavoro, non senza cedere calore a una sorgente fredda (un requisito fondamentale previsto dal secondo principio della termodinamica).

Nello studio di Rossnagel e colleghi, il motore termico è costituito da un unico atomo, per la precisione uno ione calcio carico positivamente bloccato in una trappola ionica. La sorgente calda e quella fredda sono rappresentate, rispettivamente, dal rumore del campo elettrico oscillante, che tende ad aumentare la temperatura dello ione aumentandone il moto, e da un fascio laser che invece inibisce il moto. Inserito in questo apparato sperimentale, lo ione ha mostrato un moto assiale simile a quello di un pistone in un motore termico macroscopico.

Eseguendo precise misurazioni delle differenze di temperatura del sistema durante un ciclo termico, gli autori sono riusciti a determinare la potenza dello ione, pari a 3,4 per 10 elevato alla –22 watt (decimillesimi di miliardesimi di miliardesimi di watt). Se si rapporta la potenza espressa alla massa del motore, si tratta di circa 1,5 chilowatt per chilogrammmo, un'efficienza paragonabile a quella del motore di un'automobile.

 

 

Che figata

Modificato 15 Aprile 2016 da crabble

[Wilhem275]

Quindi basta metterne tanti insieme per fare 34 kW e ci si muove una piccola auto. Messi in due bancate si ottiene un V10^26

Modificato 15 Aprile 2016 da Wilhem275