La aparición de los motores de calor fue en su momento un descubrimiento revolucionario de la ingeniería.

Y es que gracias a su forma de transformar el calor en movimiento se pudo hacer viajar grandes vehículos como locomotoras o barcos y, del mismo modo, se consiguió hacer trabajar un gran número de máquinas, dando con ello el inicio de la que fue conocida como la Revolución Industrial.

Sin embargo, la ciencia nunca deja de avanzar y lo que en un momento dado supone un hallazgo sin parangón difícilmente superable, unos años después puede ser relegado a un segundo o tercer plano gracias a la aparición de máquinas con objetivos similares pero funcionamientos mucho más eficientes y novedosos. Éste es el caso del motor recientemente descubierto por un grupo de investigadores que funciona simplemente con un solo átomo, de modo que se convierte en el motor más pequeño del mundo.

El interruptor óptico más pequeño del mundo es un único átomo

Este es el interruptor óptico más pequeño jamás creado: un único átomo de plata que abre o cierra un circuito eléctrico.

¿En qué consisten los motores térmicos?

Los motores de calor o térmicos no son más que máquinas capaces de transformar el calor en trabajo mecánico, produciendo con ello un desplazamiento en un tiempo determinado.

Para ello, se aprovecha el gradiente de temperatura que tiene lugar entre una fuente de calor, que será el foco caliente, y un sumidero de calor, que supondrá el foco frío. Así, en el camino que realiza entre ambos focos, una parte del calor se transforma en trabajo mientras que es transportado a través de un fluido que puede ser un gas o el vapor de un líquido, como el agua.

Sea como sea, está claro que este gas, cualquiera que sea su procedencia, estará formado por un gran número de átomos.

¿Cómo funciona el motor con un sólo átomo?

Para la creación del motor; estos científicos, que han publicado sus resultados en Science, se valieron de un sólo átomo de calcio cargado. Para poder capturarlo, utilizaron una técnica conocida como trampa de Paul, una trampa iónica cuadrupolar basada en la capacidad de dos electrodos positivos y dos negativos para atrapar una partícula empujándola hacia el centro y tirando de ella hacia fuera al mismo tiempo (se atrae y se repele).

Por otro lado, este comportamiento eléctrico originaría calor, dando lugar al foco caliente, mientras que el frío se consigue gracias a la acción de un láser.

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De este modo, se pudo comprobar que, efectivamente, el movimiento de la partícula en el interior de la trampa generaba energía con una potencia de entre 10 y 22 vatios y un 0’3% de eficiencia.

Lógicamente, esto es muy poco, pero si se escala a la masa del átomo, equivale a los resultados obtenidos con el motor típico de un vehículo. Además, estos científicos también piensan que se puede llevar a cabo el proceso en dirección contraria, consiguiendo con ello un poder de refrigeración que podría usarse en el enfriamiento de nanosistemas acoplados.

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Lógicamente, aún queda mucho por investigar, pero estos científicos son optimistas en el papel de estos motores cuánticos en la mejora de la potencia de los motores térmicos convencionales. Y es que, como se suele decir, lo bueno siempre viene en frascos pequeños.

Imágenes: Motherboard

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