三一学院建造迄今最小发动机——单个钙离子

时间:2019-08-23 13:57:19       来源:科技日报

据物理学家组织网21日报道,一个由爱尔兰都柏林三一学院理论物理学家领导的国际团队,建造了世界上最小的发动机——单个钙离子,其体积仅为汽车发动机的100亿分之一。这种设备未来可被纳入其他技术,回收余热,从而提高能源效率。

发动机本身是带电的单个钙离子,这使它很容易被电场捕获。发动机的工作单元是离子的“固有自旋”(角动量),这种自旋将从激光束吸收的热量转化为被捕获离子的振动。

研究人员称,这些振动就像一个“飞轮”,捕捉引擎产生的有用能量。正如量子力学所预测的那样,这种能量储存在被称为“量子”的离散单位中。

三一学院的马克·米奇森博士说:“‘飞轮’让我们可以实际测量一个原子级发动机的功率输出,首次解决单个能量量程的问题。”

“飞轮”从静止开始,更准确地说,是从它的“基态”(量子物理学中最低的能量)开始,研究小组观察到这个小引擎迫使“飞轮”跑得越来越快。尤其重要的是,离子状态可以在实验中得到,这使得物理学家能够精确地评估能量沉积过程。

三一学院物理学助理教授约翰·歌德说:“这项实验和理论研究为基于量子理论的技术能量学研究开辟了新纪元,这是我们小组研究的核心课题。纳米级的热管理是实现更快、更高效计算的基本瓶颈之一。了解热力学如何应用于这样的微观环境,对未来的技术至关重要。”

相关研究发表于最新一期的《物理评论快报》杂志。(记者刘霞)