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物理学家造单原子引擎 开启热力学量子效应大门

查字典物理网 2016-04-25

摘要：德国美茵茨大学物理学家Johannes Rossnagel不久前在《科学》杂志上揭示了如何利用单个钙原子制造全世界最小的引擎。其中，通过将引擎中的活塞和连杆由原子替代，然而加热并冷却该 带电原子，引擎成功实现了将热能转化为其他形式的可用功。从原理上看，原子引擎的能量转化过程与传统汽车内燃机引擎的能量转换过程并无不同，不过前者的效 率却是后者的许多倍之上。

Rossnagel的实现方法是通过将钙离子限制在一个线性保罗陷阱（Paul trap）中，并通过加热和冷却该离子来驱动引擎。

传统内燃机引擎根据所谓的卡诺定理被证明难以获得超过25%的热力效率，而原子引擎在实验初期阶段就已经实现了28%的热力效率。相关研究人员表示，随着进一步改善技术，效率还能更进一步提高。

“我们的研究结果表明，机器是可以微缩到单个原子大小的。这为未来的单离子冰箱和水泵的实验提供了平台。此外也为真正的热力学量子效应的探索开启了大门。”Rossnagel表示。


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