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世界最小马达仅十六个原子大

2020年7月15日7:47 环球解密

    瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)的科学家造出了一种由16个原子构成的马达,直径不到1纳米。它使用热能或电能协作驱动,实现总是朝一个方向运动的效果。

    “我们利用扫描隧道显微技术造出一种人造原子马达,由单个转子固定在定子上构成。”研究人员这样描述他们造出的马达。

    研究者称,这个微观马达代表着纳米层面马达传统运动机制向量子运动机制的飞跃。它的奇特之处在于,它可以像棘轮一样,只朝一个方向运动,因而不会损失能量。

    研究称,即使转子是靠量子隧穿效应驱动,而这种现象在方向上是随机的,更不用说让它实现总是朝一个方向的效果。

    热能或电能对马达的驱动产生的效果是不同的。电能产生一致的转动方向。热能使转子随机转动,但是太多的电能将导致运动混乱。研究人员找到了控制的方法,一次只让一个电子稳定流动。但是由于两种能量来源产生的效果不同,所以如何让转子实现一致的同方向运动,这很重要。

    研究人员称,这种量子运动和传统力学的结合,让他们更好地了解了量子隧穿系统的原理。隧穿的粒子不损失能量,但是旋转的运动显示转子在失去能量,而海森堡不确定性却实现了驱动马达一致性“前进”的效果。

    研究组说,这为未来的研究提出了充分的思路。这种微型马达的惊人之处在于,它朝一个方向运动的可预期性,有希望成为真正的马达。

    “这个极小的马达开辟了对实际操作效果和能量隧穿事件中能量消散的源头,以及最终在原子层面如何获取能量进行研究的可能性。”这份研究写道。

    也就是说,如果科学家能够控制这个小马达,把散失的能量利用起来,这个小马达将来可以为其它微型系统提供稳定的能量来源。

    研究人员称,这是马达研究的一纳米小步,但是量子世界的一大步。

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