能量转换网络的功率输出的密度图,该电力输出包括由球形所示的纳米机械组成。功率从红色到蓝色增加,因此在与由白色虚线包围的区域对应的同步相位中,网络的输出最大化。卢森堡大学
卢森堡大学Massimiliano Esposito教授的研究团队研究了小纳米筒虫的热力学。
所有机器将一种形式的能量转换为另一种形式 - 例如汽车发动机将存储在燃料中的能量变成运动能量。由理论描述的能量转换的过程,称为热力学,不仅在大机器的宏观水平上进行,而且还在推动肌肉或代谢过程甚至原子水平的分子机器的微观水平。卢森堡大学Massimiliano Esposito教授的研究小组研究了小纳米梭中的热力学,只由几个原子组成。在发表在着名的科学期刊物理审查X中的论文中,他们概述了这些小型机器如何在音乐会上表现出色。他们的见解可用于提高各种机器的能效,大或小。
纳米技术的最新进展使研究人员能够了解更小的秤的世界,甚至可以实现极小的人造机器的设计和制造。“有证据表明,这些机器比大型机器更有效,如汽车。然而,由于绝对术语,与我们在日常生活应用中的需求相比,输出较低,“斯派奥托研究组和纸张主要作者的博士学生解释。“这就是为什么我们研究了纳米箱如何互相互动,并研究那些小机器的乐曲。我们想看看是否在演唱会上存在协同作用。“
研究人员发现,在某些条件下的纳米机开始安排在“群”并同步他们的运动。“我们可以表明机器的同步触发了显着的协同效果,使得集合的总能量输出远远大于近象输出的总和,”埃斯迈斯教授说。研究人员解释说,虽然这是基本研究,本文概述的原则可能用于提高任何机器的效率,才能在未来提高任何机器的效率。
为了模拟和研究纳米槽的大群的能量行为,科学家们创造了基于现有文学和实验研究结果的数学模型。
出版物:Tim Herpich等,“集体力量:非预测阶段过渡的热力学的最小模型,“物理”。Rev. x 8,031056,2018; DOI:10.1103 / physrevx.8.031056