亚博网页官方_德国科学家揭示如何利用单个原子制造世界最小引擎

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亚博网页官方:自工业革命以来,热机在现代社官方会的发展中发挥了最重要的作用。比如汽车发动机将热能转换成机械能,让现代生活方式成为可能。同时,随着工业小型化的发展,人们希望开发更小的发动机装置。

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德国美因茨大学的物理学家约翰内斯罗斯纳格尔(Johannes Rossnagel)在《科学》中解释了如何利用单个钙原子制造出比世界上任何一种发动机都要大的发动机。原子发动机的能量转换过程类似于传统汽车内燃机的能量转换过程,通过在两个不同温度的热源之间循环,将热量转换成简单的功。不同的是,一般来说,热功率开关的工作介质是没有大量分子的液体或气体,而罗斯纳格尔是以线性保罗阱中允许的一个钙离子作为发动机的工作介质,激光加热光束作为低温热源,电场噪声作为热源。我们的研究结果表明,机器可以缩小到一个原子的大小。

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这为今后的单离子冰箱和水泵实验提供了平台。此外,也为探索真正的热力学量子效应打开了大门。罗斯纳格尔回应道。

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文献注图1单原子热机A:实验装置示意图绿色部分:受约束单原子;蓝色部分:激光束;红色部分:漏斗状射频电极;黄金部分:端盖;灰色部分:外电极B:射频电极间的赝势截面,超过中心取向(窄管型)的最低点C:离子取向(黑标的)随时间的变化,数值以正弦曲线(绿色曲线)展开;红色和蓝色背景反映了低温和低温热源的周期性,产生周期性驱动力(蓝色曲线)D:单原子发动机径向热力循环图2发动机温度变化A:冷却过程中的温度变化(红色)和加热过程中的温度变化(蓝色),Th和TC分别代表冷却和加热温度;b:冷却温度th和电噪声均方根之间的关系;c:模拟离子温度随时间变化,得到工作温度。图3从右图中获得发动机的功率和效率。

发动机功率与理论计算结果大致相同,效率可超过0.280.07%。-亚博网页官方。

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