|
Ученые из Штутгартского университета совместно с исследователями Института интеллектуальных систем Макса Планка создали самый маленький паровой двигатель в мире. Роль нагревателя в микроагрегате сыграл лазер.
Эксперимент не преследовал создание микромашины для практических целей, однако положительным результатом стал сам факт его работы , ведь при нано размерах на механизм оказывают влияние силы хаотического броуновского движения. Немецкие ученые решили провести необычный эксперимент – уменьшить двигатель в тысячи раз и посмотреть, станет ли он работать. Прототипом для устройства послужил так называемый двигатель Стирлинга, созданный 200 лет назад. Основой двигателя является наполненный газом цилиндр, который периодически нагревается и охлаждается и при этом расширяющийся газ толкает поршень, а тот, в свою очередь через кривошип вращает вал. «Мы разработали самый маленький паровой двигатель в мире, а именно двигатель Стирлинга, и выяснили, что он работает, – сообщает один из авторов эксперимента Клеменс Бехингер. – Этого не обязательно следовало ожидать, поскольку при таких микроскопических размерах на машину будут оказывать влияние процессы, происходящие в микромире». Размер поршня и цилиндра были уменьшены до нескольких микронов, а газ был заменен плавающим в воде пластиковым шариком размером 0,003 миллиметра. По меркам наномира шарик достаточно велик, примерно в 10 тысяч раз крупнее атома, поэтому за его движением можно наблюдать в микроскоп. В роли поршня выступил лазерный луч переменной интенсивности, поле которого ограничивало движение шарика. Роль внешнего нагревателя сыграл другой лазер, который включался и тут же отключался, так как из-за малого объема вода нагревалась моментально. В процессе движения шарик постоянно сталкивался с хаотически движущимися молекулами воды, которые подталкивали его в разных направлениях вплоть до того, что энергия, передаваемая ими шарику, была сопоставима с энергией, которую ему передавал лазерный луч. Тем не менее, машина работала так же стабильно, как и обычный двигатель Стирлинга.
|
