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.

 

Celular se recargará caminando

Dentro de poco tiempo no será necesario recargar su celular ni su MP3 pegados a un tomacorriente en algún sitio, de acuerdo con investigadores.

No será necesario porque la persona lo cargará… mientras camina.

El asunto, que parece sencillo, no lo es tanto, pero ahí va: cerca de 10 vatios de poder se pierden como calor cada que un pie golpea el piso. Los dispositivos móviles como el laptop o los celulares necesitan entre 1 y 15 vatios, por lo que dirigir la energía perdida al caminar hacia esos dispositivos evitaría tener qué buscar un sitio para recargarlos.

En un artículo publicado en Nature Communications, los ingenieros mecánicos Tom Krupenkin y Ashley Taylor, de la Universidad de Wisconsin en Madison contaron el desarrollo de la tecnología del zapato, que podría generar de 1 a 10 vatios en cada paso.

La inspiración del par de científicos proviene de una técnica llamada electrowetting, en la cual una gota de líquido conductivo es colocada en un electrodo y físicamente deformada por una carga eléctrica que se aplica. La técnica depende del uso de un material dieléctrico –el cual es usualmente un aislante pero que puede ser polarizado en un campo eléctrico- para cubrir el electrodo.

Hasta ahora han generado pocos milivatios, pero los cálculos sugieren que con unas 1.000 gotas, que caben perfectamente en 40 centímetros cuadrados, se generaría lo necesario, los 10 vatios para recargar un celular, un GPS, un radio militar o incluso en pequeño laptop.

¿Cuándo será?