Nejmenší chladnička

24. září 2010

Dva teoretičtí fyzici přišli s nápadem zkonstruovat miniaturní chladničku, která by byla napájena energií Brownova pohybu molekul. Brownův pohyb je náhodný pohyb nejmenších částic hmoty, způsobený srážkami s okolními molekulami. Takové fluktuace jsou normálně na překážku chlazení, ale pokud se to podaří, mohla by zdánlivě protismyslná koncepce vést k sestrojení zařízení molekulárních rozměrů, které by mohlo chladit budoucí nanomotory.

Společný projekt belgických a amerických fyziků vychází z jejich dřívějšího návrhu mikroskopického Brownova motoru. Motor je složen z jednotlivých asymetrických nebo chirálních molekul, přitom chirální molekuly mají takovou strukturu, která se nedá ztotožnit s jejich zrcadlovým obrazem. Pokud se tyto molekuly umístí mezi dva zásobníky s různými teplotami, pohybují se automaticky v jednom směru, aby usměrnily teplotní fluktuace. Jednoduše přenášejí teplo z teplejšího zásobníku do studenějšího.

Aby ukázali, jak i fyzika, která pracuje téměř na hranici fantazie je vlastně jednoduchá, stejná skupina fyziků svůj návrh motoru obrátila. Použili externí sílu k řízení Brownova motoru v opačném směru. Znamená to, že tok tepla směřuje od chladnějšího zásobníku k teplejšímu, takže zařízení působí jako chladnička. Nová mikroskopická chladnička je zhotovena z chirální tyčinky, která má na jedné straně rovné lopatky a na druhé straně lopatky klínovité. Pokud mají molekuly, obklopující klíny, větší kinetickou energii než molekuly na opačné straně, tyčinka se začne otáčet a tím přenáší teplo z teplejší strany zařízení k té chladnější. Pokud se na tyčinku aplikuje vnější síla, motor běží na zpátečku a přenáší teplo v opačném směru.

Takováto molekulární chladnička by mohla na příklad chladit polovodičové čipy nebo umožnit, aby nanomotory pracovaly i v oblasti, kde jsou dominantní teplotní fluktuace. Další aplikace by na sebe jistě nedaly dlouho čekat.

autor: Jana Štrajblová
Spustit audio

E-shop Českého rozhlasu

Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.

Václav Žmolík, moderátor

tajuplny_ostrov.jpg

Tajuplný ostrov

Koupit

Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.