Bilim insanları, güneşin çekirdeğinde ulaşılan sıcaklıklardan daha yüksek sıcaklıklarda çalışan, dünyanın en sıcak motorunu yarattılar. King’s College London ekibi ve işbirlikçileri, platformlarının küçük ölçekte termodinamik yasalarının benzersiz bir şekilde anlaşılmasını sağlayabileceğine ve geçen yılın Nobel Kimya Ödülü’nün konusu olan proteinlerin nasıl katlandığını hesaplamak için yeni ve etkili bir yol için temel oluşturabileceğine inanıyor.
Özetlenen Fiziksel İnceleme MektuplarıMotor, elektrik alanları kullanılarak düşük basınçta asılı duran çok küçük, mikroskobik bir parçacıktır. Bu elektrikli tuzağa Paul Tuzağı denir. Araştırmacılar, sıkışan parçacığın ısısını, onu havaya kaldıran elektrotlardan birine gürültülü bir voltaj uygulayarak katlanarak artırabilirler.
Geleneksel olarak motorlar motorlarla ilişkilendirilse de bilimde bunların tanımı çok daha basittir; motorlar, enerjinin bir türünü mekanik enerjiye dönüştürür. İşte bu, hareketin ısısıdır.
Deney, sıcaklıkları bu kadar küçük bir ölçekte bu kadar yükseğe çıkaran ilk deney oldu ve ekip, sonuçlarının çoğu zaman termodinamiğin temel yasalarıyla çeliştiğini buldu. Belirli bir motor çalışması için, daha yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında sistemin bazen beklendiği gibi ısınmak yerine soğuduğunu buldular. Bunun nedeni, mikro ölçeğe ve altına özgü bir şekilde dinamikleri etkileyen, çevredeki ortamdaki termal dalgalanmaların normalde tespit edilemeyen rastgele etkisidir.
Molly Mesajı, Ph.D. King’s College London Fizik Bölümü öğrencisi ve makalenin baş yazarı şunları söyledi: “Motorlar ve bunların içinde meydana gelen enerji transferi türleri, daha geniş evrenin bir mikrokozmosudur. Buhar makinesinin incelenmesi, alan termodinamiğinin ortaya çıkmasını sağladı ve bu da, fiziğin bazı temel yasalarını ortaya çıkardı. Motorların yeni rejimler üzerinde sürekli olarak incelenmesi, evrene ve onun gelişimini yönlendiren süreçlere ilişkin anlayışımızı genişletme potansiyeli sunuyor.”
“Termodinamiği bu sezgisel olmayan seviyede ele alarak, gelecekte daha iyi motorlar tasarlayabilir ve doğa anlayışımıza meydan okuyan deneyler yapabiliriz.”
Ekip ayrıca platformun, proteinlerin nasıl katlanıp bir araya geldiğini tahmin etmek için analog bir bilgisayar olarak kullanılabileceğini umuyor.
Analog bilgisayarlar, modellemeye çalıştığınız sistemin doğrudan, fiziksel simülasyonlarıdır ve Antik Yunanlara kadar uzanan bir tarihte bulunabilirler.
King’s Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi Dr. Jonathan Pritchett, “Proteinler vücudumuzdaki önemli süreçlerin çoğuna güç sağlayan motorlardır; bu nedenle onların mekanizmalarını ve bunun nasıl yanlış gidebileceğini anlamak, hastalıkları ve nasıl tedavi edilebileceğini anlamada hayati bir adımdır” diyor.
“Yöntemimizin AlphaFold gibi geleneksel dijital modellere göre avantajı kolaylıktır. Proteinler milisaniyeler içinde katlanır, ancak onları oluşturan atomlar nanosaniyeler içinde hareket eder. Bu farklı zaman ölçekleri bir bilgisayarın onları modellemesini çok zorlaştırır. Sadece mikropartikülün nasıl hareket ettiğini gözlemleyerek ve buna dayalı bir dizi denklem oluşturarak bu sorunu tamamen ortadan kaldırıyoruz.”
Ekip, bu yeni yöntemin aynı zamanda daha az enerji kullanabileceğini ve dijital bilgisayarlara dayanan yöntemlere göre daha sürdürülebilir olabileceğini umuyor.
