发动机最小能够多小？体积为汽车发动机的100亿分之一

据物理学家组织网21日报道，一个由爱尔兰都柏林三一学院理论物理学家领导的国际团队，建造了世界上最小的发动机——单个钙离子，其体积仅为汽车发动机的100亿分之一。这种设备未来可被纳入其他技术，回收余热，从而提高能源效率。

发动机本身是带电的单个钙离子，这使它很容易被电场捕获。发动机的工作单元是离子的“固有自旋”（角动量），这种自旋将从激光束吸收的热量转化为被捕获离子的振动。

研究人员称，这些振动就像一个“飞轮”，捕捉引擎产生的有用能量。正如量子力学所预测的那样，这种能量储存在被称为“量子”的离散单位中。

三一学院的马克⋅米奇森博士说：“‘飞轮’让我们可以实际测量一个原子级发动机的功率输出，首次解决单个能量量程的问题。”

“飞轮”从静止开始，更准确地说，是从它的“基态”（量子物理学中最低的能量）开始，研究小组观察到这个小引擎迫使“飞轮”跑得越来越快。尤其重要的是，离子状态可以在实验中得到，这使得物理学家能够精确地评估能量沉积过程。

三一学院物理学助理教授约翰⋅歌德说：“这项实验和理论研究为基于量子理论的技术能量学研究开辟了新纪元，这是我们小组研究的核心课题。纳米级的热管理是实现更快、更高效计算的基本瓶颈之一。了解热力学如何应用于这样的微观环境，对未来的技术至关重要。”

相关研究发表于最新一期的《物理评论快报》杂志。

分子马达与诺贝尔奖

2016年诺贝尔化学奖授予让-皮埃尔·绍瓦热（Jean-Pierre Sauvage），J·弗雷泽·斯托达特（J.Fraser Stoddart）和伯纳德·L·费林加（Bernard L.Feringa），因其“发明了行动可控、在给予能源后可执行任务的分子机器”。信息技术的发展带来了小型化的技术革命，今年的诺贝尔化学奖工作把化学研究带入了一个全新的维度。

1983年，让-皮埃尔·绍瓦热迈出了通往分子机器的第一步，他将两个环状分子连成链状，并将其命名为索烃。随后的1991年，斯托达特成功制备了轮烷，其中一个分子为链，一个分子为环，环分子可以绕链转动。

在此基础上，科学家成功研制了分子起重机、分子肌肉和分子芯片。费林加则是发展分子发动机的第一人。1999年，他制备了一种能够持续朝一个方向转动的分子发动机，用它转动了比它大一万倍的玻璃杯，并且设计了一个微型车。

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