Германские исследователи соорудили сверхминиатюрное устройство, которое имитирует двигатель Стирлинга — одну из разновидностей двигателей внешнего сгорания.

Схема микродвижка (изображение Fritz Höffeler / Art For Science).

Стандартный двигатель Стирлинга, сконструированный почти двести лет назад, представляет собой машину, в которой рабочий газ при периодическом нагреве и охлаждении меняет свой объём. Это заставляет поршень совершать движения, приводя в действие остальные механизмы. В микромире действуют совсем другие законы, и имитировать технологию крупного приспособления крайне сложно. Тем не менее профессору Клеменсу Бехингеру и его коллеге Валентину Бликле, представляющим Университет Штутгарта и Институт интеллектуальных систем общества Макса Планка, это в известной степени удалось.

Они заменили рабочее тело плавающим в воде пластиковым шариком диаметром 3 микрона, а поршень — сфокусированным лазерным лучом. Периодически меняя его интенсивность, можно было в большей или меньшей степени ограничивать подвижность шарика, что соответствовало расширению и сжатию газа. Ещё один лазер воздействовал на воду, подогревая её при включении и давая ей остыть, когда он сам был отключён.

Такая компоновка позволила воспроизвести четыре цикла обычного двигателя. КПД микромотора может приближаться к показателям оригинала при полной загрузке, однако эта величина непостоянна. Дело в том, что при регулярной смене температур молекулы воды безостановочно движутся и могут «толкать» рабочую микрочастицу, заставляя её терять энергию. Это приводит к уменьшению производительности и даже иногда к остановке устройства, но в среднем эффективность крошки-двигателя довольно высока.

Профессор Бехингер говорит, что разработка ещё не тестировалась как элемент системы производства энергии в микромасштабах, однако никаких термодинамических препятствий для этого нет.