भौतिकविदों ने एक सिंगल कैल्शियम परमाणु द्वारा संचालित सुपर टिनी इंजन का निर्माण किया

भौतिकविदों ने एक इंजन विकसित किया है जिसे आप नग्न आंखों से नहीं देख सकते हैं।

पत्रिका में आज प्रकाशित एक पत्र में विज्ञान जर्मनी के मेन्ज विश्वविद्यालय और कासेल विश्वविद्यालय के शोध दल ने एक विद्युत चुम्बकीय प्रणाली बनाई जो एक एकल आवेशित कैल्शियम -40 परमाणु को फँसा देती है और उसे भाप देती है, जिससे भाप-लोकोमोटिव और कार इंजन की तरह ऊर्जा पैदा होती है। और इस छोटे इंजन की क्वांटम यांत्रिक स्थिति के कारण, भौतिकविदों का मानना ​​है कि सिस्टम समान स्तर पर काम करता है और औसत कार इंजन से भी अधिक कुशल हो सकता है।

मेनज विश्वविद्यालय के शोधकर्ता और प्रायोगिक भौतिक विज्ञानी, जोहानस रोßनगेल कहते हैं, "५० के दशक के उत्तरार्ध से इंजनों की क्वांटम संपत्तियों में बहुत सारी सैद्धांतिक व्याख्याएँ और जाँचें हुई हैं।" श्लोक में। "अब हमने दिखाया है कि यह संभव है।"

Ronagel और उनकी टीम ने चार साल पहले इस परियोजना को शुरू किया जब वे ऊष्मप्रवैगिकी में क्वांटम प्रभाव का पता लगाना चाहते थे, और सोचा कि प्रयोग करने का सबसे अच्छा तरीका एक इंजन बनाना होगा। वे कहते हैं कि कुछ सौ यूरो के छोटे बजट पर उन्हें खरोंच से सब कुछ बनाना था। उन्हें व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स और एक प्रणाली का निर्माण करना पड़ा जो आयन को बहुत सटीक स्तर पर नियंत्रित कर सके। तापमान माप प्राप्त करने की तकनीक विकसित करने में उन्हें पूरा एक साल लग गया - सामान्य विधियाँ अपने इंजन के लिए बहुत धीमी या गलत हो रही हैं।

एक सोने के प्लेटों और इलेक्ट्रोडों के साथ आठ मिलीमीटर लंबे और चार मिलीमीटर के इन-व्यास आयन जाल के साथ उनका अंत क्या था, जो एक इलेक्ट्रोमेनिक क्षेत्र के अंदर अकेला कैल्शियम परमाणु (लेकिन किसी भी आरोपित परमाणु काम कर सकता था) को अनुक्रमित करता था। जाल के सिरों पर दो लेज़र इंगित करते हैं, एक परमाणु को गर्म करता है और दूसरा इसे ठंडा करता है। तापमान में यह उतार-चढ़ाव आयन को एक निरंतर बढ़ती हार्मोनिक दोलन बनाने के लिए प्रेरित करता है - एक ध्वनि तरंग की तरह। Ro onenagel बताते हैं कि यह बड़े थर्मल इंजन के रूप में एक ही विचार है जो यांत्रिक कार्य उत्पन्न करने के लिए गैस या तरल पदार्थ पर निर्भर करता है, इस मामले में सिर्फ एक कण है, Ro onenagel बताते हैं।

रोअनगेल का कहना है कि एकल परमाणु इंजन केवल 10-22 वाट का उत्पादन कर सकता है, लेकिन वास्तव में यह एक कार इंजन के बराबर है। यदि आप औसत कार इंजन में व्यक्तिगत गैस कणों की ऊर्जा की मात्रा की गणना करते हैं, तो मोटर की शक्ति एकल-परमाणु इंजन की तुलना में परिमाण के समान क्रम में होती है।

"यह हमारे लिए बहुत आश्चर्य की बात थी," Ro saysnagel कहते हैं। "इसका मतलब यह है कि जब आप इस तरह के सिस्टम को एक कण तक सीमित करते हैं, तो यह अभी भी उसी स्तर पर प्रदर्शन कर रहा है जैसा कि मैक्रोस्कोपिक इंजन करते हैं।"

वह और उनके सहयोगियों का मानना ​​है कि दक्षता का यह स्तर क्वांटम प्रभावों के कारण है, अद्वितीय गुण जो केवल एकल परमाणुओं और कणों के माध्यम से उत्पन्न हो सकते हैं। रूनागेल बताते हैं कि थर्मोडायनामिक क्वांटम प्रभाव इसे बनाएगा ताकि इंजनों को एकमात्र ऊर्जा स्रोत के रूप में तापमान पर निर्भर न होना पड़े, और यह कि एकल-परमाणु इंजन की क्वांटम गुणों में एक थर्मल इंजन की तुलना में अधिक शक्ति उत्पन्न करने की क्षमता है। हालांकि, बाहर के भौतिकविद इतने निश्चित नहीं हैं।

"मैं इस दक्षता को स्वीकार नहीं करूंगा, यह क्वांटम यांत्रिकी की विचित्रता से है," कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, हार्टमुट हेफनर, जो प्रयोग में शामिल नहीं थे, ने बताया। 2014 में जब रो theनगेल ने इंजन के बारे में एक प्रस्ताव पत्र लिखा। Häffner कहते हैं कि संभावित एकल-परमाणु इंजन स्वयं "बहुत ही रोचक और बहुत अच्छी तरह से वर्णित है। यह ऊष्मप्रवैगिकी के बारे में जो कुछ हम जानते हैं उसकी सीमाओं को एक नए शासन में धकेलने की कोशिश कर रहा है। ”

सिंगल-एटम इंजन रूनगेल और उनकी बनाई गई टीम सबसे छोटा इंजन है जिसे वह आज भी जानता है। फिर भी, एक एकल इलेक्ट्रॉन के साथ और भी छोटे बनाने की संभावना है, लेकिन वह यह नहीं मानता कि किसी को आगे बढ़ाने में कोई दिलचस्पी है। "हमारे पास एक एकल कण है जो इंजन में चल रहा है, और क्या यह हमारे शोध के दृष्टिकोण से कैल्शियम परमाणु या इलेक्ट्रॉन है, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता है।"

इसके बाद, Roatorsnagel प्रौद्योगिकी के साथ छोटे रेफ्रिजरेटर का निर्माण करना चाहता है। थर्मोडायनामिक चक्र को चारों ओर घुमाकर, एकल-परमाणु इंजन रेफ्रिजरेटर की तरह चलेगा, वह बताते हैं। वे सिस्टम एक तापमान अंतर उत्पन्न करते हैं, जो एक तरफ गर्म होता है और एक पक्ष जो ठंडा होता है - हमारे खाद्य भंडारण उपकरणों की तरह। दूर के भविष्य में, वह इन नैनोस्केल इंजनों को चिप्स और एकल परमाणु ट्रांजिस्टर में सुधार करते हुए भी देख सकता है।

"एक ऑपरेशन के दौरान उत्पन्न होने वाली गर्मी चिप उद्योग के लिए एक बहुत बड़ी समस्या है। मुझे लगता है कि हाथ में अतिरिक्त शीतलन प्रणाली बहुत मददगार होगी, ”वह कहते हैं।

चाहे जो भी अपने प्रारंभिक एकल-परमाणु इंजन से बाहर आता है, रूहानगेल का मानना ​​है कि "यह हर दिन कुछ नए अनुप्रयोगों को ढूंढेगा।"