Väikseim mootor koosneb vaid ühest aatomist
''Sisuliselt töötab mootor samal põhimõttel kui tüüpiline sisepõlemismootor. Gaasi asemel paisub selles soojuse mõjul ja tõmbub jahtudes kokku aga vaid üks kaltsiumiioon. Kuigi nagu ilmselt arvata võid, ei leia sellist mootorit tulevikus ühegi auto või bussi seest,'' märkis kolleegidega nanoskoopilise mootori kahe aasta kavandanud ja nüüd ka konstrueerinud Johannes Roßnagel ERR Novaatorile antud intervjuus. Eelmine rekordväike mootor koosnes ligikaudu 10 000 osakesest. Katsetuste peamiseks eesmärgiks on välja selgitada, kas nanomootorid käituvad samamoodi, kui nende makromaailmast tuntud analoogid, mida on süstemaatiliselt uuritud juba enam kui sadakond aastat. ''Tulevikus plaanime aga protsessi ümber pöörata ja ehitada külmutusseadme. Siis läheksid asjad praktilisest küljest huvitavaks. Üha väiksemate arvutikiipide loomisel on hetkel üheks kõige suuremaks probleemiks, kuidas saada lahti arvutuste tegemisel eralduvast soojusest,'' märkis Mainzi ülikooli füüsik. Üheaatomiliste süsteemide uurimine võiks aidata soojuslikke protsesse paremini mõista ja pakkuda sellega täiendavat sisekaemust, mille alusel luua soojuse ärajuhtimiseks senisest tõhusamaid süsteeme. Lisaks ennustab Roßnagel, et üliväikeste süsteemide puhul võivad avalduda ka kvantefekid, mida silmale nähtavate mootorite puhul ei näe. ''Teoreetikud on teinud palju ennustusi, kuidas suurendada nende abil tehtava kasuliku töö hulka. Efektide avaldumiseks on vaja aga palju madalamaid temperatuure,'' sõnas doktorant. Ajakirjas Science esitletava pisimootori loomiseks vangistas Roßnagel kaltsiumiiooni esmalt koonusekujulisse elektromagnetvälja. Iooni soojendamisel leidis rakendust elektriline müra, jahutamisel laserkiir. Soojendamisel hakkab aatom piltlikult õhupallina paisuma. Ioon hakkab sellega kaasnevalt liikuma koonuse laiema otsa suunas, kuni laser sellelt Doppleri jahutamise kaudu lisaenergia röövib ja see kukub seejärel tagasi oma algpositsioonile. Tegu on tsüklilise protsessiga, just nagu tavalises soojusmasinas. Mootori tõhususe kasvatamiseks kasutas töörühm iooni soojendamiseks ja jahutamiseks sama sagedust, kui see ise loomulikult edasi-tagasi võngub. Tekkinud resonantsi tõttu oleks osake seetõttu peagi ilma laseri jahutava mõjuta oma vanglast põgenenud. ''Praktilisemates rakendustes'' oleks võinud laseri asemel jõuülekande matkimiseks kasutada näiteks teist iooni. Antud juhul oli aga tähtis kirjeldada soojusmasinat ennast. Kuna laseri omadused olid hästi teada, võimaldas see täpselt leida mootori võimsuse – ligikaudu 3,5x10E(-22) vatti. ''Kui nüüd arvestada, et tüüpilises automootoris on sul umbes 10E23 osakest ja meil kõigest üks osake, siis võid pärast ühe automootoris oleva bensiini osakese võimsuse leidmist ja tõhususe erinevusega arvestamist näha, et võimsus ühe osakese kohta on täitsa võrreldav ja samas suurusjärgus. See oli meie jaoks päris üllatav,'' muigas Roßnagel. Tõhususe poolest jääb see aga automootorile selgelt alla. Kui tüüpilistes tänapäeva sisepõlemismootorites muudetakse kasulikuks tööks umbes 25-30 protsenti kütuses tallel olevast energiast, siis pisimootori puhul oli tõhusus 0,28 protsenti. Põhjus peitub temperatuurierinevustes. ''Me soojendasime osakest väga aeglaselt, kuna tahame protsessi selle vältel väga täpselt kirjeldada. Automootoris tekitad sa aga põhimõtteliselt kontrollimatu väikese plahvatuse,'' selgitas füüsik. Kaasnevalt võib gaasi temperatuur olla kuumas olekus mitusada kraadi kõrgem kui külmas. Roßnageli mootoris mõõdetakse erinevusi aga millikelvinites. ''Kuid see töötab! Nii võib oodata, et sarnaseid üheaatomilisi mootoreid võib leida peagi ka paljudest teistest laboratooriumitest,'' naeratas Roßnagel.
