De mindste motorer revolutionerer fremtidens varmemotorer!

De mindste motorer revolutionerer fremtidens varmemotorer!

I en banebrydende opdagelse har forskere ved universitetet i Stuttgart fundet måder at overgå det termodynamiske paradigme. Professor Eric Lutz og Dr. Milton Aguilar offentliggjorde i deres papir i Science Advances, at det måske er muligt at udvikle mikromotorer, der ikke er større end et atom. Disse motorsystemer har potentialet til at opnå maksimal effektivitet, der overstiger de kendte varmemotorer, såsom forbrændingsmotorer og dampturbiner. uni-stuttgart.de rapporterer, at en sådan udvikling er blevet muliggjort, især i de senere år, af miniaturisering af varmemotorer på mikroskala.

Skabelsen af ​​disse nye mikromotorer er baseret på kombinationen af ​​kvantemekanik og termodynamik. Ifølge analysen af ​​kvantemekaniske varmemaskiner, som i scisimple.com undersøgt, interagerer disse maskiner med varme og kolde miljøer for effektivt at omdanne termisk energi til mekanisk arbejde.

Kollektive systemer og deres fordele

Et centralt aspekt af denne forskning er kvantesystemernes kollektive adfærd. I stedet for at se på individuelle partikler, sigter forskningen mod at studere systemer, der består af mange partikler. Disse udskillelige kvantepartikler kan påvirke hinanden og derved øge maskinernes effektivitet og ydeevne markant. For eksempel er det vist, at udvekslingssymmetrien mellem bosoner og fermioner fører til forskellige præstationsresultater, hvilket er vigtigt i et typisk termisk setup.

Endvidere blev det fundet, at temperaturforskelle mellem varmebadene kan påvirke partiklernes energiniveau og dermed direkte øge varmemotorens effektivitet. Forskningen adresserer også de udfordringer, der opstår, når man analyserer samspillet mellem partikler og eksterne felter. Forskere forventer, at disse resultater kan føre til nye teknologier inden for kvanteberegning såvel som forbedrede termiske maskiner.

Kvantemotorer og deres anvendelse

Et andet væsentligt fremskridt på dette område er den vellykkede udvikling af en kvantemotor. Et hold videnskabsmænd manipulerede fermioner, så de smeltede sammen i par og dannede bosoner. Dette gør det muligt at bruge kvantemekanik til at køre en motor, hvilket blev vist som et "proof of concept". Kvantemotoren demonstrerer allerede sammenlignelig ydeevne med standardmaskiner, hvor et højere antal partikler øger energiudbyttet. Disse udviklinger kan have vidtrækkende anvendelser inden for faststoffysik, især superledere. pro-physik.de

Samlet set viser det, at forskning i kvantemekanik og de tilhørende varmemotorer ikke kun stiller spørgsmålstegn ved grundlæggende fysiske principper, men også har potentiale til at fremme teknologiske innovationer på adskillige områder. Men for at maksimere disse fremskridt er der stadig brug for intensive videnskabelige diskussioner om den teoretiske modellering og praktiske anvendelser af disse nye koncepter.