研究人员设计世界上最快的信息燃料发动机

发动机例证

Simon Fraser大学的研究人员设计了一种非常快的发动机,可以进入一种新的燃料信息。

该发动机的开发,将显微镜颗粒的随机抖动转化为储存能量,在发布的研究中概述了国家科学院的诉讼程序(PNA)并导致计算机和生物纳米技术的速度和成本的显着进展。

SFU物理教授和高级作者John Bechhoefer表示,研究人员对如何快速有效地将信息转换为“工作”的理解,可以为真实世界信息引擎提供信息。

“我们想了解信息引擎可以快速的速度以及它可以提取多少能量,所以我们制作了一个,”Bechhoefer说,其实验组与由SFU物理教授David Sivak引领的理论家合作。

这种类型的引擎早在150年前就被提出了,但直到最近才真正实现。

“通过系统地研究该发动机,并选择合适的系统特征,我们推动了比其他类似实现的十倍的能力超过了10倍,从而使其成为最新的课程,”Sivak说。

由SFU研究人员设计的信息引擎由浸入水中的微观颗粒组成,并且附着在弹簧上,它们本身固定到可移动台上。然后研究人员由于热运动而观察到上下撞击的粒子。

“当我们看到一个上升的反弹,我们就会把舞台向上移动,”主要作者、博士生图沙尔·萨哈解释说。“当我们看到向下反弹时,我们会等待。这最终只利用粒子的位置信息提升了整个系统。”

重复该过程,它们升高粒子“很高的高度,从而储存大量的重力能量”,“不必直接拉动颗粒。

萨哈进一步解释说,“在实验室中,我们用称为光学阱的仪器来实现该发动机,该仪器使用激光在模拟弹簧和阶段模仿的粒子上产生力。”

Joseph Lucero是一位科学学生硕士,“在我们的理论分析中,我们在粒子质量和颗粒反弹的平均时间之间发现了一个有趣的权衡。虽然较重的颗粒可以存储更多的引力能量,但它们通常也需要更长时间才能移动。“

博士后研究员Jannik Ehrich说:“在这一发现的指导下,我们选择了粒子质量和其他引擎属性,以最大限度地提高引擎提取能量的速度,超过了之前的设计,实现了与活细胞中的分子机械相当的动力,速度与快速游动的细菌相当。”

参考文献:Tushar K. Saha、Joseph N. E. Lucero、Jannik Ehrich、David A. Sivak和John Bechhoefer合著的《信息引擎的最大功率和速度》,2021年5月18日,国家科学院的诉讼程序
DOI: 10.1073 / pnas.2023356118

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