Los físicos teóricos del Trinity College Dublin se encuentran entre una colaboración internacional que ha construido el motor más pequeño del mundo, que, como un solo ion de calcio, es aproximadamente diez mil millones de veces más pequeño que el motor de un automóvil.

El trabajo realizado por el grupo QuSys del profesor John Goold en la Escuela de Física de Trinity describe la ciencia detrás de este pequeño motor. La investigación, publicado hoy en revista internacional Cartas de revisión física , explica cómo las fluctuaciones aleatorias afectan el funcionamiento de máquinas microscópicas. En el futuro, dichos dispositivos podrían incorporarse a otras tecnologías para reciclar el calor residual y mejorar así la eficiencia energética.

El motor en sí, un solo ion de calcio, está cargado eléctricamente, lo que facilita la captura mediante campos eléctricos. La sustancia de trabajo del motor es el "giro intrínseco" del ion (su momento angular). Este giro se utiliza para convertir el calor absorbido por los rayos láser en oscilaciones, o vibraciones, del ion atrapado.

Estas vibraciones actúan como un "volante", que captura la energía útil generada por el motor. Esta energía se almacena en unidades discretas llamadas "cuantos", como predice la mecánica cuántica.

"El volante nos permite medir realmente la potencia de salida de un motor a escala atómica, resolviendo cuantos únicos de energía, por primera vez, "dijo el Dr. Mark Mitchison del grupo QuSys en Trinity, y uno de los coautores del artículo.

Arrancar el volante desde el reposo, o más precisamente, desde su "estado fundamental" (la energía más baja en física cuántica), el equipo observó el pequeño motor que obligaba al volante a correr cada vez más rápido. Crucialmente, el estado del ion era accesible en el experimento, permitiendo a los físicos evaluar con precisión el proceso de deposición de energía.

Profesor Asistente de Física en Trinity, John Goold dijo:"Este experimento y teoría marca el comienzo de una nueva era para la investigación de la energía de las tecnologías basadas en la teoría cuántica, que es un tema central de la investigación de nuestro grupo. La gestión del calor a nanoescala es uno de los cuellos de botella fundamentales para una informática más rápida y eficiente. Comprender cómo se puede aplicar la termodinámica en entornos tan microscópicos es de suma importancia para las tecnologías futuras ".

El innovador experimento fue llevado a cabo por un grupo de investigación dirigido por el profesor Ferdinand Schmidt-Kaler y el Dr. Ulrich Poschinger de la Universidad Johannes Gutenberg en Mainz. Alemania.