Các nhà vật lý viết lại nguyên lý 200 năm tuổi để mở khóa động cơ nguyên tử

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Stuttgart, do các nhà vật lý Eric Lutz và Milton Aguilar dẫn đầu, đã thách thức căn bản nguyên lý Carnot 200 năm tuổi, một nền tảng của nhiệt động lực học xác định hiệu suất tối đa cho các động cơ nhiệt hoạt động giữa hai bể nhiệt. Trong khi nguyên lý Carnot, được hình thành vào năm 1824, áp dụng cho các động cơ vĩ mô như tua-bin hơi nước, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng nguyên lý này không còn đúng ở quy mô nguyên tử, nơi các tương quan lượng tử giữa các hạt xuất hiện. Công trình của họ cho thấy các động cơ nhiệt lượng tử có thể vượt qua giới hạn hiệu suất Carnot truyền thống bằng cách khai thác các tương quan này, điều mà nhiệt động lực học cổ điển bỏ qua. Đột phá này mở rộng các định luật nhiệt động lực học để tính đến các hiệu ứng lượng tử, tiết lộ rằng các máy nhiệt ở quy mô nguyên tử có thể chuyển đổi cả nhiệt và tương quan lượng tử thành công việc hữu ích, từ đó đạt được hiệu suất cao hơn so với trước đây. Những phát hiện này mở ra các hướng phát triển mới cho các động cơ lượng tử siêu hiệu quả và công nghệ ở quy mô nano, bao gồm các động cơ phân tử nhỏ có khả năng cung cấp năng lượng cho nanobot y tế hoặc thao tác vật liệu ở cấp độ nguyên tử. Công trình được công bố trên tạp chí Science Advances.