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
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Giải được bí ẩn vì sao ma sát gây ra tĩnh điện
15/09/2019
Đa số mọi người đều từng trải nghiệm cảm giác tóc dựng đứng sau khi cọ xát bong bóng lên đầu mình hay tia lửa xoẹt
Giải được bí ẩn vì sao ma sát gây ra tĩnh điện
15/09/2019
Đa số mọi người đều từng trải nghiệm cảm giác tóc dựng đứng sau khi cọ xát bong bóng lên đầu mình hay tia lửa xoẹt
Các nguyên tử tăng tốc đến 5000 km/s khi chúng rơi vào siêu lỗ đen
15/09/2019
Các quan sát về chất khí đang bị nuốt vào siêu lỗ đen tại tâm của các quasar đã làm sáng tỏ thêm về cách những vật thể
Phát hiện hơi nước trên một hành tinh đá ở xa
14/09/2019
Các nhà khoa học vừa phát hiện thấy hơi nước trong khí quyển của một hành tinh đá ở cách Trái Đất 110 năm ánh sáng. Tên
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 82)
14/09/2019
Điện tử học Vi điện tử hiện đại được xây dựng trên các con chip silicon và các dòng điện chuyển động lòng vòng trong
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 81)
14/09/2019
Kính hiển vi quét chui hầm Các tính chất dạng sóng của electron có thể dùng để ghi ảnh các vật ở cấp độ nhỏ hơn nhiều
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 64)
14/09/2019
Rhodium Vào năm 1979, Sách Kỉ lục Guinness tặng Paul McCartney một bản mạ rhodium, công nhận ông là nghệ sĩ bán chạy nhất của
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 63)
14/09/2019
Technetium Không có đồng vị bền nào, nguyên tố 43 là nguyên tố phóng xạ nhẹ nhất. Mặc dù nó được tạo ra tự nhiên dưới

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

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