Nanotechnologie: Die kleinste Maschine der Welt ist nur ein Atom groß

Ein Atom ist ein Motor: Deutsche Forscher haben eine Wärmekraftmaschine im Nanomaßstab entwickelt. Die Leistung ist minimal, aber proportional mit der eines Autos vergleichbar.

Artikel veröffentlicht am ,
Blick in die Vakuumkammer mit der Atom-Falle: Die Umkehr des Prozesses ergibt einen Kühlschrank.
Blick in die Vakuumkammer mit der Atom-Falle: Die Umkehr des Prozesses ergibt einen Kühlschrank. (Bild: AG Quantum, JGU)

Wissenschaftler der Universitäten in Erlangen, Kassel und Mainz haben eine Maschine gebaut, die nur aus einem Atom besteht. Es ist eine Wärmekraftmaschine, die thermische Energie in mechanische Arbeit wandelt.

Stellenmarkt
  1. SPS Programmierer (m/w/div)
    DMG MORI Additive GmbH, Bielefeld
  2. Systembetreuer (m/w/d) Windows Server / Active Directory
    Radeberger Gruppe KG, Frankfurt am Main, Dortmund
Detailsuche

Die Forscher um Johannes Roßnagel von der Mainzer Universität haben ein positiv geladenes Calcium-40-Atom in einer Paul-Falle eingefangen, einem trichterförmigen elektromagnetischen Feld, in dem sich das Atom radial bewegen kann.

Das Atom schwingt mehr oder weniger

Das Atom haben sie zunächst mit elektrischem Rauschen aufgeheizt. Danach wurde es per Laserkühlung wieder abgekühlt. Wurde das Atom erwärmt, schwang es stärker. Dabei bewegte es sich zum breiten Ende des Trichters. Kühlte es ab, wurden die Schwingungen geringer, das Atom bewegte sich zum schmalen Ende des Trichters. Die Forscher vergleichen diese Schwingungen mit den Bewegungen eines Kolbens im Zylinder.

Mit jedem Zyklus aus Aufwärmen und Abkühlen, thermodynamischer Kreisprozess genannt, vergrößert das Teilchen seinen Schwingungsradius und speichert auf diese Weise Energie. Besonders leistungsfähig ist der Ein-Atom-Motor - zumindest auf den ersten Blick - nicht: 10 hoch -22 Watt. Gemessen an seiner Masse entspricht die Leistung aber in etwa der eines Automotors. Die Effizienz liegt bei 0,3 Prozent.

Golem Akademie
  1. IT-Fachseminare der Golem Akademie
    Live-Workshops zu Schlüsselqualifikationen
  2. 1:1-Videocoaching mit Golem Shifoo
    Berufliche Herausforderungen meistern
  3. Online-Sprachkurse mit Golem & Gymglish
    Kurze Lektionen, die funktionieren
Weitere IT-Trainings

Eine Anwendung haben die Forscher auch schon: "Durch die Umkehr des Kreisprozesses können wir die Maschine als einatomigen Kühlschrank betreiben und damit gekoppelte Nanosysteme kühlen", sagt Roßnagel. Er beschreibt das Experiment zusammen mit seinen Kollegen in der Fachzeitschrift Science.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed


Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Star Wars
Youtuber bekommt für Deep Fakes Job bei Lucasfilm

Mit Deepfakes schafft Shamook überzeugendere Varianten von Star-Wars-Figuren, als es Disney je gelungen ist. Jetzt arbeitet er bei ILM.

Star Wars: Youtuber bekommt für Deep Fakes Job bei Lucasfilm
Artikel
  1. Flight Simulator im Benchmark-Test: Sim Update 5 lässt Performance abheben
    Flight Simulator im Benchmark-Test
    Sim Update 5 lässt Performance abheben

    Die Optimierungen bei Bildrate und Speicherbedarf sind derart immens, dass wir kaum glauben können, noch den Flight Simulator zu spielen.
    Ein Test von Marc Sauter

  2. Sony: Zehn Millionen Exemplare der Playstation 5 verkauft
    Sony
    Zehn Millionen Exemplare der Playstation 5 verkauft

    Trotz Lieferengpässen ist die Playstation 5 vermutlich die am schnellsten verkaufte Konsole. Auch zum Absatz der Xbox Series X/S gibt es neue Zahlen.

  3. Sexismus: Entwickler wollen Inhalte von World of Warcraft ändern
    Sexismus
    Entwickler wollen Inhalte von World of Warcraft ändern

    Es rumort weiter bei Activision Blizzard: Entwickler wollen streiken und WoW überarbeiten. Konzernchef Bobby Kotick meldet sich erstmals.

the_wayne 18. Apr 2016

Das eine Atom ist ja auch nicht die ganze Maschine. Die Maschine ist in dem Fall auch...

Dullidull 18. Apr 2016

ist alles Mist.

Kleine Schildkröte 18. Apr 2016

Jupp :) Es war schon spät und ich bin dumm :)

TechnikusDA 18. Apr 2016

Ähhhm das Gerät was sie gerade benutzen beinhaltet Intergrierte Schaltkreise die Dicken...

EvilSheep 17. Apr 2016

Ich fürchte die Physik wird dem im Wege stehen. Selbst wenn hätte man vermutlich auch...



Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Schnäppchen • Samsung-Monitore Amazon Exclusive günstiger (u. a. G7 32" QLED Curved WQHD 240Hz 559€) • AKRacing Core EX-Wide SE Gaming-Stuhl 229€ • Thrustmaster TCA Officer Pack Airbus Edition 119,99€ • Flight Simulator Xbox Series X 69,99€ [Werbung]
    •  /