De kleinste motoren zorgen voor een revolutie in de warmtemotoren van de toekomst!

De kleinste motoren zorgen voor een revolutie in de warmtemotoren van de toekomst!

Met een baanbrekende ontdekking hebben onderzoekers van de Universiteit van Stuttgart manieren gevonden om het thermodynamische paradigma te overstijgen. Professor Eric Lutz en Dr. Milton Aguilar publiceerden in hun artikel in Science Advances dat het mogelijk zou kunnen zijn om micromotoren te ontwikkelen die niet groter zijn dan een atoom. Deze motorsystemen hebben het potentieel om maximale efficiëntie te bereiken die groter is dan die van bekende warmtemotoren zoals verbrandingsmotoren en stoomturbines. uni-stuttgart.de meldt dat dergelijke ontwikkelingen, vooral de afgelopen jaren, mogelijk zijn gemaakt door de miniaturisering van warmtemotoren op microschaal.

De creatie van deze nieuwe micromotoren is gebaseerd op de combinatie van kwantummechanica en thermodynamica. Volgens de analyse van kwantummechanische warmtemachines, zoals in scisimple.com Deze machines werken samen met warme en koude omgevingen om thermische energie efficiënt om te zetten in mechanisch werk.

Collectieve systemen en hun voordelen

Een centraal aspect van dit onderzoek is het collectieve gedrag van kwantumsystemen. In plaats van naar individuele deeltjes te kijken, wil het onderzoek systemen bestuderen die uit vele deeltjes bestaan. Deze niet van elkaar te onderscheiden kwantumdeeltjes kunnen elkaar beïnvloeden en daardoor de efficiëntie en prestaties van de machines aanzienlijk verhogen. Er wordt bijvoorbeeld aangetoond dat de uitwisselingssymmetrie tussen bosonen en fermionen tot verschillende prestatieresultaten leidt, wat belangrijk is in een typische thermische opstelling.

Bovendien werd gevonden dat temperatuurverschillen tussen de warmtebaden het energieniveau van de deeltjes kunnen beïnvloeden en zo de efficiëntie van de warmtemotor direct kunnen verhogen. Het onderzoek gaat ook in op de uitdagingen die zich voordoen bij het analyseren van de interacties tussen deeltjes en externe velden. Onderzoekers verwachten dat deze bevindingen kunnen leiden tot nieuwe technologieën in quantum computing en tot verbeterde thermische machines.

Kwantummotoren en hun toepassing

Een andere belangrijke vooruitgang op dit gebied is de succesvolle ontwikkeling van een kwantummotor. Een team van wetenschappers manipuleerde fermionen zodat ze in paren samensmolten en bosonen vormden. Dit maakt het gebruik van kwantummechanica mogelijk om een ​​motor te laten draaien, wat werd getoond als een ‘proof of concept’. De kwantummotor laat al vergelijkbare prestaties zien als standaardmachines, waarbij een groter aantal deeltjes de energieopbrengst verhoogt. Deze ontwikkelingen zouden brede toepassingen kunnen hebben in de vastestoffysica, met name in supergeleiders. pro-physik.de

Over het geheel genomen laat het zien dat onderzoek naar de kwantummechanica en de daarmee samenhangende warmtemotoren niet alleen fundamentele natuurkundige principes ter discussie stelt, maar ook het potentieel heeft om technologische innovaties op tal van gebieden te bevorderen. Om deze vooruitgang te maximaliseren zijn echter nog steeds intensieve wetenschappelijke discussies over de theoretische modellering en praktische toepassingen van deze nieuwe concepten nodig.