Машини-монстри: найменший у світі тепловий двигун - одна частинка, розміром в три мікрона.
Німецькі дослідники з університету Штутгарта та Інституту інтелектуальних систем Макса Планка давно ведуть роботи, пов'язані з розробкою і виготовленням мікроскопічних двигунів і джерел кінетичної енергії для мікромеханічних пристроїв і машин. І їх останньою розробкою є генератор механічної енергії, що представляє собою одну єдину частку, розміром всього в 3 мікрона. Незважаючи на таку уявну простоту конструкції, ця частка працює подібно двигуну Стерлінга і виконує механічну роботу.
Двигун Стерлінга є одним з різновидів теплових двигунів. Він працює за рахунок розширення і стиснення нагрівається і охолоджуваного газу, який штовхає поршень. З енергетичної точки зору ця 200-річна конструкція надзвичайно ефективна, хоча такі двигуни не завоювали популярність, поступившись це місце парових поршневих двигунів і двигунів внутрішнього згорання, які можуть забезпечити більш велику потужність і швидкість обертання.
"Поршнем" мікроскопічного двигуна Стерлінга є частинка з маламина, легкого полімерного композитного матеріалу, що плаває в воді. Так само в системі використовуються два лазера, перший лазер використовується для утримання частки на місці, а другий - для швидкого нагрівання навколишнього частку води.
Тепло води, нагрітої імпульсом другого лазера, створює сили напруги всередині оптичної пастки, що утримує частку. Це напруга змушує частку переміститися на невелику відстань, яка не перевищує розмірів оптичної пастки, після того, як другий лазер відключається, вода в області пастки швидко остигає за рахунок великої маси навколишнього води, і частинка-поршень повертається у вихідне стан. Все це дуже нагадує, хоч і з деякими допущеннями, принципи роботи двигуна Стерлінга, реалізовані на мікроскопічному рівні.
Керуючи потужністю першого, який утримує частку, лазера, дослідники можуть регулювати амплітуду коливань частинки. А потужність імпульсів другого лазера, розігріваючого воду, буде визначати максимальну потужність, яку здатний віддати цей мікроскопічний двигун або швидкість руху частинки-поршня.
Навіть дослідники, які витратили чимало часу і енергії на створення самого маленького двигуна Стерлінга у світі, вважають, що в цьому вигляді така система навряд чи знайде практичне застосування. Але дані дослідження є ще одним кроком у вивченні рівноваги, розподілу сил і ефективності нанорозмірних систем, а це у подальшому можна буде використовувати і на практиці для створення нано - і мікромашин.
Машини-монстри - все про виняткових машинах, механізмах і пристроях в світі, від величезних засобів знищення собі подібних до крихітних точних пристроїв, механізмів і всього того, що знаходиться в проміжку між ними.