Todas las máquinas convierten una forma de energía en otra forma, por ejemplo, el motor de un automóvil convierte la energía almacenada en combustible en energía de movimiento. Esos procesos de conversión de energía, descritos por la teoría llamada termodinámica, no solo tienen lugar en la macro-nivel de máquinas grandes, pero también a nivel micro de máquinas moleculares que impulsan los músculos o procesos metabólicos e incluso a nivel atómico. El equipo de investigación del Prof. Massimiliano Esposito de la Universidad de Luxemburgo estudia la termodinámica de pequeñas nanomáquinas consistentesde unos pocos átomos. En un artículo publicado en la prestigiosa revista científica Revisión física X , describen cómo se comportan estas máquinas pequeñas en concierto. Sus ideas podrían usarse para mejorar la eficiencia energética de todo tipo de máquinas, grandes o pequeñas.
El progreso reciente en nanotecnología ha permitido a los investigadores comprender el mundo en escalas cada vez más pequeñas e incluso permite el diseño y la fabricación de máquinas artificiales extremadamente pequeñas. "Hay evidencia de que estas máquinas son mucho más eficientes que las máquinas grandes, como los automóvilesSin embargo, en términos absolutos, el rendimiento es bajo en comparación con las necesidades que tenemos en las aplicaciones de la vida diaria ", explica Tim Herpich, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Esposito y autor principal del artículo." Es por eso que estudiamos cómo interactúan las nanomáquinas conentre sí y observamos cómo se comportan los conjuntos de esas máquinas pequeñas. Queríamos ver si hay sinergias cuando actúan en concierto ".
Los investigadores encontraron que las nanomáquinas en ciertas condiciones comienzan a organizarse en "enjambres" y sincronizan sus movimientos. "Podríamos demostrar que la sincronización de las máquinas desencadena efectos de sinergia significativos, de modo que la producción de energía global del conjunto es mucho mayorque la suma de los resultados individuales ", dijo el profesor Esposito. Si bien esta es una investigación básica, los principios descritos en el documento podrían utilizarse para mejorar la eficiencia de cualquier máquina en el futuro, explica el investigador.
Para simular y estudiar el comportamiento energético de enjambres de nanomáquinas, los científicos crearon modelos matemáticos que se basan en la literatura existente y los resultados de la investigación experimental.
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Materiales proporcionado por Universidad de Luxemburgo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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