Nieuws

Fysici bouwen nanomotor uit calciumatoom

Nanomotor Paul trap
Uitzicht op de vacuümkamer met in het centrum de ‘Paul trap’ (foto: AG Quantum, JGU

In een artikel in Science wordt geschreven over een innovatieve warmtemotor die werkt met behulp van slechts één atoom. De motor is het resultaat van experimenten die zijn verricht door  een werkgroep van het Institute of Physics van de Johannes Gutenberg Universiteit in Mainz (D) (JGU) in samenwerking met de theoretische fysici van de Friedrich-Alexander Universiteit in Erlangen-Nürnberg (D) (FAU).

Een team van onderzoekers onder leiding van professor Kilian Singer, hoofd van het project bij Mainz University en nu een professor aan de Universiteit van Kassel, hebben gebruik gemaakt gebruik een ‘Paul trap’ om een enkel elektrisch geladen calcium atoom te pakken. Dit atoom kan worden verwarmd met behulp van elektrisch gegenereerde ruis en gekoeld met behulp van een laserstraal. Hierdoor wordt het atoom blootgesteld een thermodynamische cyclus. Dit betekent dat het deeltje heen en weer beweegt in een vaste ruimte en repliceert daarmee de lijn van een typische motor. Het atoom beweegt niet alleen op dezelfde wijze een motor, maar kan ook de energie opslaan . Uit tests blijkt dat het enkele deeltje een motorvermogen van 10-22 W kan genereren. Daarbij wordt een rendement bereikt van 0,3% .

Nanomotor laser
Een deel van het lasersysteem dat wordt gebruikt om het calciumatoom op te warmen en af te koelen (foto: AG Quantum, JGU)

Inzicht in single-particle

Het voornaamste doel van dit onderzoek is dat door het creëren van een nano-motor er meer inzicht wordt verkregen in de thermodynamica op ‘single-particle’ niveau. Er zijn plannen om de bedrijfstemperatuur van de motor verder te verlagen om thermodynamische kwantumeffecten verder te onderzoeken. In theorie, wordt aangenomen dat het vermogen van een verbrandingsmotor kan worden verhoogd door deze te koppelen aan een kwantum warmtebad. Hierdoor ontstaan er volgens de onderzoekers meer mogelijkheden die met de huidige klassieke thermodynamica niet zijn te realiseren.

Het project is onderdeel van het project ‘Single ion heat engine’, gefinancierd door een onderzoekssubsidie van de Duitse Research Foundation en ontving verdere financiering binnen het project ‘Atomic nano assembler’, gefinancierd door de Volkswagen Foundation.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven