При упоминании слова "двигатель" сразу представляется силовой агрегат, который размещён под капотом автомобиля. Размеры такого двигателя могут варьироваться от 50 сантиметров до десятков сотен метров. Но масштабировать механизмы не так сложно, как уменьшать их.
Запихнуть весь механизм в корпус, размер которого будет измеряться в миллиметрах - задача не самая простая. Тут нужен другой подход. Швейцарские ученые предположили, что для создания самого маленького в мире двигателя нужно использовать атомы и молекулы. Благодаря этому удалось создать двигатель, размер которого не превышает и нанометра.
Получившийся агрегат (если таковым его можно называть) имеет конструкцию, похожую больше не на двигатель внутреннего сгорания, а на электродвигатель.
Подобно электродвигателю, нанодвигатель имеет статор и ротор. Статор - это неподвижная часть. В случае электродвигателя обычно представлена постоянным магнитом. Ротор - подвижная часть и обычно реализована как якорь с намоткой.
В случае миниатюрного двигателя статор образован из шести атомов палладия и шести атомов галлия. Они расположены определенным образом в равносторонних треугольниках. Один треугольник для галлия, а второй - для палладия соответственно. Треугольники наложенных друг на друга.
Ротор выполнен из четырехатомной молекулы ацетилена. Он вращается в случайном направлении на поверхности статора из треугольников под действием естественных сил. К таким силам относятся силы стандартного межатомного взаимодействия.
Все частицы постоянно перемещаются и это называется тепловым движением. Тепловое движение спонтанное и, чаще всего, беспорядочное.
Собранная конструкция заставляет такие тепловые движения совершаться у некоторой определенной точки. Молекула ацетилена вступает во взаимодействие с частицами от треугольников статора. В итоге получается движение. Движение представлено беспорядочным разнонаправленным вращением. Но какой тогда это двигатель...
Цель специфического расположения частиц в виде треуголников - получить "привязку" взаимодействия естественных сил, что приведет к упорядочиванию движения.
Ротор нанодвигателя крутится то в одну, то в другую сторону. Причем, частота обращения невероятная! Ротор может делать по несколько миллионов оборотов в минуту. Сложно представить себе механический аналог из макромира, который справится с такой задачкой.
Вы наверняка заметили, что есть тут одна серьезная проблема. Двигатель работает разнонаправленно и в произвольном порядке меняет направление вращения.
Эту проблему можно решить. Достаточно подвести электрический ток к ротору. Появление дополнительных электронов сделает вращение ротора более энергетически выгодным для системы в одну сторону, нежели в другую. Специфическое расположение атомов на треугольниках статора позволяет получить этакий аналог велосипедной трещетки, которая в одну сторону зацепляется, а в другую - прокручивается с характерным звуком. Это заставит двигатель вращаться в одном и том же направлении.
Интересно отметить, что устройство работает где-то на грани квантовой физики, а значит не исключено и проявление различных интересных квантовых эффектов.
⚠ Обязательно подписывайтесь на канал, тыкайте лайк 👍 и возвращайтесь за обновлениями!
👉Здесь я выкладываю ссылки на новые материалы, чтобы вы не теряли их в ленте ДЗЕН
🔹 Не забывайте читать новые статьи на сайте!
