Crean motor de un solo átomo

 

Al centro, el experimento con el átomo. Foto Quantum

Al centro, el experimento con el átomo. Foto Quantum

El motor de calor. Algo grande, como el de un vehículo. Pero no. Es que también los hay pequeños. Como de un solo átomo.

Sí, en Science científicos describieron una forma de esas máquinas que opera con un solo átomo. Es resultado de investigaciones del grupo Quantum en el Institute of Physics de Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) en colaboración con físicos teóricos de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).

Las máquinas a calor han sido muy importantes en el desarrollo de la sociedad desde hace varios siglos. Los motores de un auto transforman la energía térmica en fuerza mecánica. Son esenciales hoy, aunque cada vez se abre paso la miniaturización.

Así, investigadores encabezados por el profesor Kilian Singer, usaron una trampa Paul para capturar un solo átomo cargado de calcio, que es calentado con la ayuda eléctrica y enfriado con un rayo láser. Como resultado el átomo es sujeto de un ciclo termodinámico, o sea que la partícula se mueve adelante y atrás en la trampa replicando el golpe de un motor típico. El átomo no solo actúa como uno sino que almacena la energía.

Luego de pruebas extensas se determinó el comportamiento termodinámico y se precisó que la partícula puede generar una potencia de 10-22 vatios y opera con un 0,3 % de eficiencia.

Si la potencia de un solo átomo fuera escalada desde la pequeña masa del átomo, sería equivalente a la del motor de un auto.

Al reversar el ciclo, podíamos usar este dispositivo como un simple átomo refrigerador y usarlo apra enfriar nanosistemas acoplados”, explicó Johannes Roßnagel, primer autor del estudio.