Są takie rozwiązania techniczne, które pojawiając się nie wzbudzają wielkiego zainteresowania publiczności, mimo całej swej rewolucyjności.
Kilka dni temu zespołowi chemików pod wodzą Davida Leigha z Uniwersytetu w Edynburgu udało się skonstruować działającą wersję Demona Maxwella. Ich cząsteczka jest w stanie rozwiązać jeden z podstawowych problemów nanotechnologii - napędzania nanomaszyny. Przeniesienie rozwiązań konstrukcyjnych z mikro i mezotechniki jest niewykonalne. W środowisku nano każda cząsteczka znajduje się w ciągłym ruchu, poddana energii kinetycznej dostarczanej przez ciepło otoczenia, w zderzeniach z innymi atomami i cząsteczkami. Dlatego też nanosilnik musi być oparty na zupełnie innych zasadach.
Demon Maxwella był filozoficznym eksperymentem, w którym inteligentny demon siedzi pomiędzy dwoma pojemnikami wypełnionymi odpowiednio gorącym i zimnym gazem, otwierając między nimi przegrodę tak, by umożliwić jedynie szybkim cząsteczkom przedostanie się do jednego pojemnika, a powolnym do drugiego. W ten sposób demon tworzy różnicę temperatur pomiędzy pojemnikami. Dzięki tej różnicy można wykonać jakąś mechaniczną pracę.
Oryginalny Demon Maxwella działał bez dopływu energii z zewnątrz, korzystając z pozbawionej tarcia bramy, gwałcąc w ten sposób drugie prawo termodynamiki. Pomysł Maxwella służył oryginalnie wyłącznie ilustracji statystycznej natury tego prawa, ale od XIX wieku inspirował on wielu wynalazców dążących do zbudowania perpetuum mobile. Nie było wówczas bowiem jasne, dlaczego tego typu sortowanie cząsteczek jest niemożliwe bez dopływu energii z zewnątrz. Dopiero zasada Landauera - wszelkie urządzenie zdolne przetwarzać informację musi korzystać z zewnętrznej energii wyjaśniła ten paradoks. Każdy akt pomiaru trajektorii cząsteczki gazu wymaga zużycia energii, a w tej skali działania zużycie to jest akurat pracą wykonaną do podniesienia temperatury gazu podczas sortowania cząsteczek.
Demon Leigha sprytnie obchodzi to fizyczne ograniczenie naszego świata. Korzystając z energii światła, jego cząsteczka jest w stanie przesłać informację o pozycji fragmentu innej cząsteczki tak, że pozwala to na przesłanie tego fragmentu w daną stronę. Taki informacyjny silnik molekularny pozwoli na budowanie mechanicznych analogów silników napędzających np bakterie, bez konieczności powielania całego skomplikowanego systemu energetycznego bakterii...
Gdybym miał teraz większe pieniądze, zainwestowałbym w akcje nanotechnologicznych koncernów. Po smutnej dekadzie rozczarowań lat '90, wygląda na to że nanotechnika jest czymś więcej niż mokrym snem Drexlera.
Kilka dni temu zespołowi chemików pod wodzą Davida Leigha z Uniwersytetu w Edynburgu udało się skonstruować działającą wersję Demona Maxwella. Ich cząsteczka jest w stanie rozwiązać jeden z podstawowych problemów nanotechnologii - napędzania nanomaszyny. Przeniesienie rozwiązań konstrukcyjnych z mikro i mezotechniki jest niewykonalne. W środowisku nano każda cząsteczka znajduje się w ciągłym ruchu, poddana energii kinetycznej dostarczanej przez ciepło otoczenia, w zderzeniach z innymi atomami i cząsteczkami. Dlatego też nanosilnik musi być oparty na zupełnie innych zasadach.
Demon Maxwella był filozoficznym eksperymentem, w którym inteligentny demon siedzi pomiędzy dwoma pojemnikami wypełnionymi odpowiednio gorącym i zimnym gazem, otwierając między nimi przegrodę tak, by umożliwić jedynie szybkim cząsteczkom przedostanie się do jednego pojemnika, a powolnym do drugiego. W ten sposób demon tworzy różnicę temperatur pomiędzy pojemnikami. Dzięki tej różnicy można wykonać jakąś mechaniczną pracę.
Oryginalny Demon Maxwella działał bez dopływu energii z zewnątrz, korzystając z pozbawionej tarcia bramy, gwałcąc w ten sposób drugie prawo termodynamiki. Pomysł Maxwella służył oryginalnie wyłącznie ilustracji statystycznej natury tego prawa, ale od XIX wieku inspirował on wielu wynalazców dążących do zbudowania perpetuum mobile. Nie było wówczas bowiem jasne, dlaczego tego typu sortowanie cząsteczek jest niemożliwe bez dopływu energii z zewnątrz. Dopiero zasada Landauera - wszelkie urządzenie zdolne przetwarzać informację musi korzystać z zewnętrznej energii wyjaśniła ten paradoks. Każdy akt pomiaru trajektorii cząsteczki gazu wymaga zużycia energii, a w tej skali działania zużycie to jest akurat pracą wykonaną do podniesienia temperatury gazu podczas sortowania cząsteczek.
Demon Leigha sprytnie obchodzi to fizyczne ograniczenie naszego świata. Korzystając z energii światła, jego cząsteczka jest w stanie przesłać informację o pozycji fragmentu innej cząsteczki tak, że pozwala to na przesłanie tego fragmentu w daną stronę. Taki informacyjny silnik molekularny pozwoli na budowanie mechanicznych analogów silników napędzających np bakterie, bez konieczności powielania całego skomplikowanego systemu energetycznego bakterii...
Gdybym miał teraz większe pieniądze, zainwestowałbym w akcje nanotechnologicznych koncernów. Po smutnej dekadzie rozczarowań lat '90, wygląda na to że nanotechnika jest czymś więcej niż mokrym snem Drexlera.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz