Gráfico de densidad de la potencia de salida de una red de conversión de energía que consta de nano-máquinas interactivas ilustradas por las esferas. La potencia aumenta de color rojo a azul, así, en la fase de sincronización correspondiente al área encerrada por las líneas blancas discontinuas, la salida de la red se maximiza. Crédito:Universidad de Luxemburgo
Todas las máquinas convierten una forma de energía en otra forma, por ejemplo, el motor de un automóvil convierte la energía almacenada en el combustible en energía cinética. Esos procesos de conversión de energía, descrito por termodinámica, no solo tienen lugar en el nivel macro de las grandes máquinas, pero también a nivel micro de las máquinas moleculares que impulsan los músculos o los procesos metabólicos e incluso a nivel atómico. El equipo de investigación del Prof. Massimiliano Esposito de la Universidad de Luxemburgo estudia la termodinámica de pequeñas nanomáquinas que constan de unos pocos átomos. En un artículo publicado en Revisión física X , describen cómo se comportan estas pequeñas máquinas en conjunto. Sus conocimientos podrían utilizarse para mejorar la eficiencia energética de todo tipo de máquinas, grande o pequeño.
Los recientes avances en nanotecnología han permitido a los investigadores comprender el mundo a escalas cada vez más pequeñas, e incluso permite el diseño y fabricación de máquinas artificiales extremadamente pequeñas. "Existe evidencia de que estas máquinas son mucho más eficientes que las máquinas grandes, como los coches. Sin embargo, en términos absolutos, la producción es baja en comparación con las necesidades que tenemos en las aplicaciones de la vida diaria, "explica Tim Herpich, Doctor. alumno del grupo de investigación de Esposito y autor principal del artículo. "Es por eso que estudiamos cómo las nanomáquinas interactúan entre sí y observamos cómo se comportan los conjuntos de esas pequeñas máquinas. Queríamos ver si hay sinergias cuando actúan en concierto".
Los investigadores encontraron que las nanomáquinas, bajo ciertas condiciones, empezar a organizarse en "enjambres" y sincronizar sus movimientos. "Podríamos demostrar que la sincronización de las máquinas desencadena importantes efectos de sinergia, de modo que la producción de energía total del conjunto es mucho mayor que la suma de las salidas individuales, ", dijo el profesor Esposito. Si bien se trata de una investigación básica, los principios descritos en el documento podrían potencialmente usarse para mejorar la eficiencia de cualquier máquina en el futuro, explica el investigador.
Para simular y estudiar el comportamiento energético de enjambres de nanomáquinas, los científicos crearon modelos matemáticos que se basan en la literatura existente y los resultados de la investigación experimental.
