Spazio e Scienze

Realizzato un motore termico fatto di un solo atomo

Quanto può essere piccolo un motore? Quello di un'auto è nulla in confronto al colosso che muove una nave, ma è comunque composto da miliardi e miliardi atomi, ed è un mastodonte rispetto al motore termico composto da un solo atomo.

Proprio così, scienziati tedeschi sono riusciti a realizzare un motore termico composto da un solo atomo, in particolare un ione di calcio. L'hanno "bloccato" in modo tale che potesse muoversi lungo un solo asse. Poi hanno usato un laser per raffreddarlo e un campo elettrico oscillante per scaldarlo. La differenza termica ha generato movimento, in un certo senso come un pistone si muove in un motore a scoppio.

Ecco quindi il motore termico (che trasforma il calore in movimento) più piccolo al mondo. È un risultato strabiliante per la ricerca scientifica, e un avanzamento ancora più incredibile per la ricerca sulle nanotecnologie – che indagano il controllo e la manipolazione della materia a livello atomico.  

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Johannes Roßnagel, che guida il team di ricerca, spiega che "il punto cruciale è l'alto livello di controllo necessario per far funzionare il motore e, forse ancora più importante, per leggere lo stato (temperatura, energia e posizione) dell'atomo".

Un lavoro davvero complesso, ed esserci riusciti è davvero un grande risultato. Poco importa che l'efficienza sia solo dello 0,28%. A confronto, il motore di un'automobile arriva al 25-30% – quindi quasi un terzo dell'energia immessa con il carburante diventa lavoro utile (il movimento dell'auto stessa). Ciò che conta per i ricercatori è aver "dimostrato che le macchine termiche si possono ridurre fino al limite del singolo atomo".

Quanto all'applicazione di questo nuovo motore a un atomo, a lungo termine potrebbe trovare posto in "nanomacchine", vale a dire dispositivi artificiali non più grandi di qualche atomo – questo motore è in effetti già una nanomacchina di per sé. Naturalmente non ne vedremo un'applicazione pratica in tempi brevi, anche e soprattutto perché per far funzionare questo motore "serve un intero laboratorio laser, componenti elettronici e aree a vuoto", come ci ricorda il dottor Johannes Roßnagel.

Allo stesso tempo il pensiero va al concetto di "nanoassemblatore", quella nanomacchina che può costruire qualsiasi cosa prendendo singoli atomi dall'ambiente circostante. I teorici dell'Intelligenza Artificiale ritengono che padroneggiare questo tipo di tecnologia sia una condizione sine qua non per realizzare una vera AI. È in tale scenario che possiamo (dovremmo?) inserire il motore con un singolo atomo.