Os físicos teóricos do Trinity College Dublin estão entre uma colaboração internacional que construiu o menor motor do mundo, que, como um único íon de cálcio, é aproximadamente dez bilhões de vezes menor que o motor de um carro.

O trabalho realizado pelo grupo QuSys do professor John Goold na Escola de Física da Trinity descreve a ciência por trás deste minúsculo motor. A pesquisa, publicado hoje em jornal internacional Cartas de revisão física , explica como as flutuações aleatórias afetam a operação de máquinas microscópicas. No futuro, esses dispositivos podem ser incorporados em outras tecnologias para reciclar o calor residual e, assim, melhorar a eficiência energética.

O próprio motor - um único íon de cálcio - é eletricamente carregado, o que torna mais fácil capturar usando campos elétricos. A substância de trabalho do motor é o "spin intrínseco" do íon (seu momento angular). Este spin é usado para converter o calor absorvido dos feixes de laser em oscilações, ou vibrações, do íon preso.

Essas vibrações agem como um "volante", que captura a energia útil gerada pelo motor. Esta energia é armazenada em unidades discretas chamadas "quanta", conforme previsto pela mecânica quântica.

"O volante nos permite medir a potência de um motor em escala atômica, resolvendo um único quanta de energia, pela primeira vez, "disse o Dr. Mark Mitchison do grupo QuSys em Trinity, e um dos co-autores do artigo.

Iniciando o volante do repouso - ou, mais precisamente, de seu "estado fundamental" (a energia mais baixa na física quântica) - a equipe observou o pequeno motor forçando o volante a girar cada vez mais rápido. Crucialmente, o estado do íon estava acessível no experimento, permitindo que os físicos avaliem com precisão o processo de deposição de energia.

Professor Assistente de Física na Trinity, John Goold disse:"Este experimento e teoria inauguram uma nova era para a investigação da energética das tecnologias baseadas na teoria quântica, que é um tópico no centro da pesquisa do nosso grupo. O gerenciamento de calor em nanoescala é um dos gargalos fundamentais para uma computação mais rápida e eficiente. Compreender como a termodinâmica pode ser aplicada em tais configurações microscópicas é de suma importância para tecnologias futuras. "

O experimento inovador foi realizado por um grupo de pesquisa liderado pelo Professor Ferdinand Schmidt-Kaler e Dr. Ulrich Poschinger da Universidade Johannes Gutenberg em Mainz, Alemanha.