Разработан микроскопический тепловой двигатель

Сконструированный почти двести лет назад стандартный двигатель Стирлинга представляет собой машину, в которой рабочий газ при периодическом нагреве и охлаждении меняет свой объём. Это заставляет поршень совершать движения, приводя в действие остальные механизмы. Профессору Клеменсу Бехингеру и его коллеге Валентину Бликле, представляющим Университет Штутгарта и Институт интеллектуальных систем общества Макса Планка, удалось перенести эту технологию в микромир.

Ученые заменили рабочее тело плавающим в воде пластиковым шариком диаметром 3 микрона, а поршень — сфокусированным лазерным лучом. Периодически меняя его интенсивность, можно было в большей или меньшей степени ограничивать подвижность шарика, что соответствовало расширению и сжатию газа. Ещё один лазер воздействовал на воду, подогревая её при включении и давая ей остыть, отключаясь.

Такая компоновка позволила воспроизвести четыре цикла обычного двигателя. КПД микромотора может приближаться к показателям оригинала при полной загрузке, но эта величина непостоянна. Дело в том, что при регулярной смене температур молекулы воды безостановочно движутся и могут «толкать» рабочую микрочастицу, заставляя её терять энергию. Это приводит к уменьшению производительности и даже иногда к остановке устройства, но в среднем эффективность микродвигателя довольно высока.

Профессор Бехингер пишет в журнале Nature Physics, что разработка ещё не тестировалась как элемент системы производства энергии в микромасштабах, но никаких термодинамических препятствий для этого нет.