Κατασκευάστηκε η μικρότερη «ατμομηχανή» του κόσμου

Γερμανοί ερευνητές πέτυχαν να δημιουργήσουν την μικρότερη «ατμομηχανή» που έχει ποτέ κατασκευαστεί. Έχει μήκος
μόλις μερικών μικρομέτρων (εκατομμυριοστών του μέτρου) και δουλεύει γενικά όπως η μεγάλη «αδελφή» της, αν και τείνει να ρετάρει!

Οι επιστήμονες του πανεπιστημίου της Στουτγάρδης και του Ινστιτούτου Έξυπνων Συστημάτων, Μαξ Πλανκ, με επικεφαλής τον καθηγητή Κλέμενς Μπέχινγκερ, που δημοσίευσαν τη σχετική μελέτη στο περιοδικό «Nature Physics», απέδειξαν με την πειραματική μικρο-μηχανή τους, η οποία προς το παρόν δεν παράγει κάποιο χρήσιμο έργο, ότι κατ' αρχήν δεν υπάρχουν θερμοδυναμικά εμπόδια για να δημιουργηθούν ατμομηχανές τόσο μικρών διαστάσεων. Αυτό, όπως είπαν, προκαλεί αισιοδοξία ότι στο μέλλον θα καταστεί εφικτό να σχεδιασθούν αξιόπιστες και άκρως αποδοτικές από ενεργειακή άποψη νανο-ατμομηχανές, που θα μπορούσαν να έχουν και πρακτικές εφαρμογές.

Σε μία φυσιολογικού μεγέθους ατμομηχανή, όπως αυτή που δημιουργήθηκε πριν από περίπου 200 χρόνια στη Σκωτία, ένα αέριο διαστέλλεται και συστέλλεται σε διαφορετικές θερμοκρασίες και, με αυτή την αυξομειούμενη κίνησή του, θέτει σε κίνηση ένα έμβολο μέσα σε έναν κύλινδρο, που με τη σειρά του, καθώς κινείται, μπορεί να ωθήσει π.χ. έναν τροχό.

Οι Γερμανοί φυσικοί αξιοποίησαν την ίδια λογική τής ατμομηχανής αλλά, αντί για αέριο, χρησιμοποίησαν μία μικροσκοπική πλαστική ράβδο τριών εκατομμυριοστών του μέτρου, που επέπλεε σε νερό. Αντί για το έμβολο, που κινείται στον κύλινδρο πάνω-κάτω, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μία εστιασμένη ακτίνα λέιζερ μεταβαλλόμενης έντασης. Οι οπτικές δυνάμεις του λέιζερ περιορίζουν τις κινήσεις της πλαστικής ράβδου λιγότερο ή περισσότερο, κατ' αναλογία με τη διαστολή και τη συστολή του αερίου σε μία ατμομηχανή. Η μεταβολή της θερμοκρασίας γίνεται μέσω μιας δεύτερης ακτίνας λέιζερ, που θερμαίνει κατά περιόδους το νερό, αντικαθιστώντας τη φωτιά των κάρβουνων σε μια παραδοσιακή ατμομηχανή.

Το ρετάρισμα της νανομηχανής οφείλεται στο ότι οι θερμικές κινήσεις των μορίων του νερού, που περιβάλλουν την πλαστική ράβδο, προκαλούν συνεχείς συγκρούσεις με τα σωματίδιά της στον μικρόκοσμο (αντίθετα με ό,τι συμβαίνει στον μακρόκοσμο) και έτσι δημιουργούν παρεμβολές στη λειτουργία της. Παρόλα αυτά, σύμφωνα με τους επιστήμονες, η νανομηχανή έχει ενεργειακή αποδοτικότητα ανάλογη μιας κανονικής ατμομηχανής.