Investigadores de la Universidad de Purdue han realizado las primeras pruebas experimentales de varios teoremas fundamentales en termodinámica, verificar la relación entre ellos y proporcionar una mejor comprensión de cómo se comportan las nanopartículas bajo fluctuación.

A medida que un sistema se vuelve más pequeño, las fluctuaciones que se alejan del equilibrio comienzan a dominar su comportamiento. Esto hace que los datos de experimentos en sistemas pequeños, como motores moleculares biológicos e imanes a nanoescala, desordenado y difícil de entender. Los teoremas de fluctuación ayudan a los investigadores a dar sentido a las fluctuaciones en estos sistemas.

Los teoremas de fluctuación son refinamientos de la segunda ley de la termodinámica, que establece que todo tipo de energía en el mundo material se dispersa si no se le impide hacerlo.

Un equipo de investigadores de Purdue y la Universidad de Pekín, dirigido por Tongcang Li, profesor asistente de física y astronomía en Purdue, probó el teorema de fluctuación diferencial para la producción de trabajo y varios otros teoremas. Levitaron una nanopartícula en una cámara de vacío con un láser, utilizando una pequeña pinza óptica para medir la posición y la velocidad instantáneas. Este mecanismo les permite atrapar la nanopartícula en el aire de forma continua durante semanas o meses y adquirir grandes conjuntos de datos.

La investigación fue publicada en Cartas de revisión física .