Động cơ nhỏ nhất thế giới làm nên bởi 16 nguyên tử

Một động cơ được chế tạo chỉ với 16 nguyên tử, và chuyển động của nó được quan sát trực tiếp bằng Kỹ thuật hiển vi quét xuyên tầm

Nếu động cơ có nhiều hơn 16 nguyên tử, không gian đang bị lãng phí.

Các phần nhiều màu sắc trong video là mô phỏng máy tính của động cơ. Trong mô phỏng này, đơn vị quay màu xám đại diện cho một phân tử axetilen, được tạo ra chỉ với hai nguyên tử cacbon và hai proton.

Một nhóm nghiên cứu ở Thụy Sĩ đã chế tạo động cơ này và đặt rotor axetilen trên đế gồm các nguyên tử xanh và đỏ – nó là một phần của tinh thể được tạo ra từ 12 nguyên tử paladi và gali.

Khi đã vào vị trí, hệ thống được làm mát xuống 17 độ so với độ không tuyệt đối. Ở nhiệt độ này, dòng điện được sử dụng để làm tăng chuyển động quay có kiểm soát.

“Để một động cơ thực sự làm việc hiệu quả thì nó phải cho rotor di chuyển theo một hướng duy nhất,” ông Oliver Grning, trưởng dự án cho biết.

Hãy tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra nếu động cơ xe hơi đổi hướng quay trục khuỷu một cách ngẫu nhiên. Chuyến đi của bạn sẽ khó đoán hơn một chút. Đây là vấn đề đặt ra trong nghiên cứu động cơ ở quy mô nguyên tử trong một thời gian dài.

Trên thực tế, ở nhiệt độ cao hơn 17 so với độ không tuyệt đối, hệ thống này hoạt động tương tự, với đơn vị axetilen quay ngẫu nhiên trên đế. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp, hàng rào năng lượng cho một hướng quay trở nên cao hơn nhiều so với hàng rào năng lượng cho hướng quay khác.

“Do đó, động cơ có sự ổn định về hướng ở mức 99%, điều này giúp phân biệt nó với các động cơ phân tử tương tự khác,” theo ông Grning.

Sự khác biệt về mức ưu tiên năng lượng cho một hướng quay được tạo ra bởi phần đế. Cấu trúc tinh thể paladi-gali cho phép chuyển động trên bề mặt theo một hướng dễ dàng hơn so với hướng khác.

Thu thập năng lượng được cung cấp bởi động cơ rất nhỏ không hề đơn giản. Nhóm nghiên cứu hiện đang tìm hiểu các quy trình liên quan đến động cơ phân tử này, công việc mà một ngày nào đó có thể cho phép rotor axetilen hoạt động.