Создан самый быстрый двигатель, работающий на информации
Новый информационный двигатель способен вырабатывать количество энергии, сравнимое с тем, что генерируют бактерии при своем движении. Установка состоит лишь из микроскопической частицы, емкости с водой и оптической ловушки
Сегодня существует множество различных двигателей, использующих для своей работы различные виды топлива. Одни работают на бензине или дизеле, другие потребляют природный газ или электричество. Но двигатели, работающие на информации кажутся нам чем-то фантастическим. Тем не менее, принцип работы таких установок был разработан еще 150 лет назад, просто только сейчас их создание стало возможным.
Информационный двигатель, разработанный исследователями Университета Саймона Фрейзера, состоит из микроскопической частицы, погруженной в воду и лазерной оптической ловушки. Эта система аналогична плавающему в воде шарику, прикрепленному к пружине, которая сама закреплена на подвижной ступени. Исследователи наблюдали, как частица подпрыгивает вверх и вниз, движимая потоками воды различной температуры.
Когда частица поднимается вверх под действием водных потоков, подвижная ступень, на которую крепится ее пружина, так же оказывается на уровень выше. Когда уровень воды опускается, платформа остается на месте и не опускается. Повторяя эту процедуру, авторы поднимают частицу на большую высоту, и таким образом накапливают значительное количество гравитационной энергии. Информационными такие двигатели называются потому, что используют для своей работы только информацию о положении частицы. Энергия в этих установках накапливается благодаря тепловым флуктуациям, постепенно поднимающим целевой объект все выше и выше.
В лаборатории ученые реализовали этот двигатель при помощи оптической ловушки, которая использует лазер для воздействия на частицу, и имитирует работу пружины и платформы. В результате исследований авторы нашли интересную закономерность: тяжелые частицы накапливают больше гравитационной энергии при подъеме, но с ростом массы возрастает и скорость их подъема. Это заставляет искать компромисс между массой частицы и объемом сгенерированной энергии. Авторам уже удалось выработать при помощи такого двигателя столько же энергии, сколько вырабатывают передвигающиеся бактерии.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
