Động cơ nhiệt làm bằng spin của một ion

Bằng cách biến đổi spin electron thành chuyển động ion, các nhà nghiên cứu đã tạo ra được một động cơ nhiệt đơn giản từ một ion calcium.

Động cơ nhiệt biến đổi năng lượng nhiệt thành chuyển động. Ví dụ, tua bin hơi nước ở nhà máy điện sử dụng áp lực của hơi nước để làm quay một rotor. Trong thời gian gần đây, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu sử dụng các nguyên lí tương tự để phát triển các động cơ nhiệt cấp nguyên tử làm bằng các hệ, ví dụ các ion độc thân và các tạp chất trong kim cương. Nay Ulrich Poschinger tại Đại học Mainz, Đức, và các cộng sự vừa phát triển một động cơ nhiệt biến đổi năng lượng spin điện tử của một ion calcium thành chuyển động của hạt này.

Để tạo ra động cơ nhiệt của họ, đội nghiên cứu bẫy ion calcium bằng điện trường và điều khiển sự định hướng của spin electron hóa trị của nó bằng bức xạ laser. Sau đó, họ dùng một laser khác ghép cặp trạng thái spin với chuyển động của ion. Bằng cách làm luân phiên trạng thái spin, họ làm ion chuyển động tới lui, giống như một dao động tử điều hòa đơn giản.

Một động cơ nhiệt gồm bốn thành phần: một tác nhân sinh công (ví dụ hơi nước trong tua bin), hai bể nhiệt ở nhiệt độ khác nhau, và một cơ chế khai thác công. Áp dụng khuôn khổ này cho ion calcium, spin của electron hóa trị giữ vai trò tác nhân sinh công. Một laser điều khiển trạng thái spin của ion phỏng theo sự kết hợp với bể nóng và bể lạnh, trong thí nghiệm chúng có nhiệt độ lần lượt là 3,5 mK và 0,4 mK. Laser còn lại có nhiệm vụ biến đổi trạng thái spin của ion thành chuyển động, tương ứng với cơ chế khai thác công. Bằng cách mô tả đặc trưng động cơ đơn giản này, đội nghiên cứu muốn hướng tới hiểu rõ hơn nhiệt động lực học ở cấp nguyên tử.

Nghiên cứu này công bố trên tạp chí Physical Review Letters.

Nguồn: APS Physics

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

Đọc nhiều trong tháng



Bài viết chuyên đề

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com