I ricercatori della Simon Fraser University hanno progettato un motore straordinariamente veloce che attinge a un nuovo tipo di carburante:le informazioni.

Lo sviluppo di questo motore, che converte il tremolio casuale di una particella microscopica in energia immagazzinata, è delineato nella ricerca pubblicata questa settimana nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) e potrebbe portare a significativi progressi nella velocità e nel costo dei computer e delle bio-nanotecnologie.

Il professore di fisica della SFU e autore senior John Bechhoefer afferma che la comprensione da parte dei ricercatori di come convertire rapidamente ed efficacemente le informazioni in "lavoro" può influenzare la progettazione e la creazione di motori di informazione del mondo reale.

"Volevamo scoprire quanto velocemente può andare un motore di informazioni e quanta energia può estrarre, quindi ne abbiamo fatto uno, "dice Bechhoefer, il cui gruppo sperimentale ha collaborato con teorici guidati dal professore di fisica SFU David Sivak.

Motori di questo tipo furono proposti per la prima volta oltre 150 anni fa, ma in realtà realizzarli è diventato possibile solo di recente.

"Studiando sistematicamente questo motore, e scegliendo le giuste caratteristiche del sistema, abbiamo spinto le sue capacità oltre dieci volte più lontano di altre implementazioni simili, rendendolo così l'attuale best-in-class, "dice Sivak.

Il motore informativo progettato dai ricercatori della SFU è costituito da una particella microscopica immersa nell'acqua e attaccata a una sorgente che, si, è fissato ad un palco mobile. I ricercatori osservano quindi la particella che rimbalza su e giù a causa del movimento termico.

"Quando vediamo un rimbalzo verso l'alto, spostiamo il palco in risposta, " spiega l'autore principale e dottorando Tushar Saha. "Quando vediamo un rimbalzo verso il basso, aspettiamo. Questo finisce per sollevare l'intero sistema utilizzando solo le informazioni sulla posizione della particella".

Ripetendo questa procedura, sollevano la particella "una grande altezza, e quindi immagazzinare una quantità significativa di energia gravitazionale, " senza dover tirare direttamente la particella.

Saha spiega inoltre che "in laboratorio, implementiamo questo motore con uno strumento noto come trappola ottica, che utilizza un laser per creare una forza sulla particella che imita quella della molla e del palcoscenico."

Giuseppe Lucero, uno studente di Laurea Magistrale, aggiunge, "Nella nostra analisi teorica, troviamo un interessante compromesso tra la massa della particella e il tempo medio di rimbalzo della particella. Mentre le particelle più pesanti possono immagazzinare più energia gravitazionale, in genere impiegano anche più tempo per salire di livello."

"Guidati da questa intuizione, abbiamo scelto la massa delle particelle e altre proprietà del motore per massimizzare la velocità con cui il motore estrae energia, superando i progetti precedenti e ottenendo una potenza paragonabile a quella dei macchinari molecolari nelle cellule viventi, e velocità paragonabili ai batteri che nuotano velocemente, ", afferma il borsista postdottorato Jannik Ehrich.