Los investigadores de la Universidad Simon Fraser han diseñado un motor extraordinariamente rápido que aprovecha un nuevo tipo de combustible: la información.
El desarrollo de este motor, que convierte el movimiento aleatorio de una partícula microscópica en energía almacenada, se describe en una investigación publicada esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) y podría conducir a avances significativos en la velocidad y el costo de ordenadores y biotecnologías.
El profesor de física y autor principal de SFU, John Bechhoefer, dice que la comprensión de los investigadores sobre cómo convertir información en "trabajo" de manera rápida y eficiente puede informar el diseño y la creación de motores de información del mundo real.
“Queríamos averiguar qué tan rápido puede ir un motor de información y cuánta energía puede extraer, así que hicimos uno”, dice Bechhoefer, cuyo grupo experimental colaboró con investigadores dirigidos por el profesor de física de SFU, David Sivak.
Los motores de este tipo se propusieron por primera vez hace más de 150 años, pero su fabricación solo ha sido posible recientemente.
“Al estudiar sistemáticamente este motor y elegir las características correctas del sistema, hemos impulsado sus capacidades más de diez veces más que otras implementaciones similares, convirtiéndolo en el mejor de su clase actual”, dice Sivak.
El motor de información diseñado por los investigadores de SFU consiste en una partícula microscópica sumergida en agua y unida a un resorte que, a su vez, se fija a un escenario móvil. Luego, los investigadores observan que la partícula rebota hacia arriba y hacia abajo debido al movimiento térmico.
"Cuando vemos un rebote hacia arriba, subimos el escenario en respuesta", explica el autor principal y estudiante de doctorado Tushar Saha. “Cuando vemos un rebote a la baja, esperamos. Esto termina elevando todo el sistema utilizando solo información sobre la posición de la partícula ".
Repitiendo este procedimiento, elevan la partícula "a una gran altura y, por lo tanto, almacenan una cantidad significativa de energía gravitacional", sin tener que tirar directamente de la partícula.
Saha explica además que, "en el laboratorio, implementamos este motor con un instrumento conocido como trampa óptica, que utiliza un láser para crear una fuerza en la partícula que imita la del resorte y el escenario".
Joseph Lucero, un estudiante de Maestría en Ciencias agrega, “en nuestro análisis teórico, encontramos una compensación interesante entre la masa de la partícula y el tiempo promedio para que la partícula rebote. Si bien las partículas más pesadas pueden almacenar más energía gravitacional, generalmente también tardan más en ascender ".
"Guiados por esta información, elegimos la masa de partículas y otras propiedades del motor para maximizar la rapidez con la que el motor extrae energía, superando los diseños anteriores y logrando una potencia comparable a la maquinaria molecular en las células vivas, y velocidades comparables a las de las bacterias que nadan rápidamente", dice Jannik Ehrich.
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