Nanotechnologie: Kleinste Maschine der Welt so groß wie ein Atom

[PCGH-Redaktion]

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Deutsche Wissenschaftler haben das Kunststück vollbracht, eine Maschine zu entwickeln, die aus nur einem Atom besteht. Die Leistung lässt sich mit der eines Automotors vergleichen, proportional gesehen natürlich. Auch eine Einsatzmöglichkeit sehen die Forscher bereits. So könnte die Mini-Maschine als Kühlschrank funktionieren.

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[m1ch1]

AW: Nanotechnologie: Kleinste Maschine der Welt so groß wie ein Atom

wäre interesant, ob sowas in zukunft um der abwärme und der leistungsaufnahme zu begegnen direkt in einen Chip integriert wird.

 

[rabe08]

AW: Nanotechnologie: Kleinste Maschine der Welt so groß wie ein Atom

o.k., die wissenschaftliche leistung ist enorm. Allerdings:

die Maschine beinhaltet natürlich auch die Paul-Falle mit allem, was dazu gehört, z.B. den Lasern (ich sag sowieso immer "mit Laser geht alles besser"). Ohne dem Magnettrichter wäre das nur ein einzelnes Atom. Also nix mit Maschine aus einem Atom.

Das ganze mit einem(!) Atom zu machen ist aber echt eine tolle Leistung. Bis auf die reißerische Überschrift. Die die Wissenschaftler aber selbst ungefähr so in "Science" verwendet haben.

 

[M4xw0lf]

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Strenggenommen ist das keine Nanotechnologie... zu klein

 

[Brehministrator]

AW: Nanotechnologie: Kleinste Maschine der Welt so groß wie ein Atom

Es ist witzig, dass im Artikel immer von der Temperatur des einen Atoms die Rede ist. Für ein Atom ist die Temperatur nämlich nichts anderes als die Geschwindigkeit, mit der es sich gerade bewegt Ein ruhendes Atom hat per Definition immer 0 Kelvin. Das soll keine Kritik am Artikel sein, stimmt schon alles so, nur sollte man das dabei im Hinterkopf behalten.

Strenggenommen ist das keine Nanotechnologie... zu klein

Das ist eine sehr philosophische Frage: Welchen Durchmesser hat denn ein Calcium-Atom? Man kann jetzt aus Tabellen irgendwelche willkürlichen Radien (kovalenter Radius, Van-der-Waals-Radius, etc.) ablesen. Aber keiner dieser Radien wurde irgendwie an einem Atom gemessen, die sind alle nur indirekt abgeleitet. Die Elektronendichteverteilung eines einzelnen Atoms reicht unendlich weit in den Raum hinein, wird halt immer schwächer. Aber eine Grenze kann man nirgendwo ziehen... Man könnte sich also rausreden, indem man sagt, dass das Calcium-Atom 1,5 Nanometer Durchmesser hat

 

[konsolen/pczocker]

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Das gesammte Experiment geht deutlich über das Niveau von Schulphysik hinaus, das Atom wird auch nicht auf herkömmliche Art erwärmt und abgekühlt wie der Artikel hier suggerieren möchte (Quantenmechanik, höhere E-Dynamik und Laserphysik werden in diesem Experiment kombiniert). Eigentlich geht es bei dem Experiment darum dass die Wissenschaftler es geschafft haben das Arbeitsmedium (üblicher Weise eine große Gasmenge) einer Wärmekraftmaschine auf ein einzelnes Atom zu reduzieren. Die Paul Falle, Laser Kühlung und das Gerät, dass das EM-Feld zur Erhöhung der Energie des Atoms bereitstellt gehören natürlich auch zum "Motor".
Der Vergleich mit dem Motor ist vermutlich ein beschickter Trick um langfristig Forschungsgelder zu sichern.

 

[hellm]

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Jo, die Schlagzeile ist echt voll daneben. Natürlich ist die "Maschine" größer als ein Atom, sonst wäre da nur ein Atom.. und das macht dann ohne Falle auch was es will.

Ich kann ja auch nicht behaupten, ein Ottomotor besteht aus einem Kolben oder gar einer einzelnen Zündkerze. Da hat man sich ein wenig zu sehr an der Boulevardpresse orientiert. Und das ist sicher auch unnötig, eine derart kleine Wärmekraftmaschine ist wirklich beeindruckend, auch wenn ein paar mehr Atome beteiligt sind.

 

[criss vaughn]

AW: Nanotechnologie: Kleinste Maschine der Welt so groß wie ein Atom

Es ist witzig, dass im Artikel immer von der Temperatur des einen Atoms die Rede ist. Für ein Atom ist die Temperatur nämlich nichts anderes als die Geschwindigkeit, mit der es sich gerade bewegt Ein ruhendes Atom hat per Definition immer 0 Kelvin. Das soll keine Kritik am Artikel sein, stimmt schon alles so, nur sollte man das dabei im Hinterkopf behalten.



Das ist eine sehr philosophische Frage: Welchen Durchmesser hat denn ein Calcium-Atom? Man kann jetzt aus Tabellen irgendwelche willkürlichen Radien (kovalenter Radius, Van-der-Waals-Radius, etc.) ablesen. Aber keiner dieser Radien wurde irgendwie an einem Atom gemessen, die sind alle nur indirekt abgeleitet. Die Elektronendichteverteilung eines einzelnen Atoms reicht unendlich weit in den Raum hinein, wird halt immer schwächer. Aber eine Grenze kann man nirgendwo ziehen... Man könnte sich also rausreden, indem man sagt, dass das Calcium-Atom 1,5 Nanometer Durchmesser hat

Korrekt, das Kraftgesetz geht mit 1/r², allerdings lässt sich die elektromagnetische Kraft im Gegensatz zur Gravitation abschirmen

 

[Brehministrator]

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Korrekt, das Kraftgesetz geht mit 1/r², allerdings lässt sich die elektromagnetische Kraft im Gegensatz zur Gravitation abschirmen

Das ist erstmal das Coulombsche Gesetz, ja.

Viel faszinierender finde ich aber eigentlich, dass nicht nur das elektrische Feld, sondern auch die Elektronendichteverteilung selbst beliebig weit in den Raum reicht. Wenn ich an einer bestimmten Stelle das Calcium-Atom sitzen habe, dann kann ich die Wahrscheinlichkeit ausrechnen, mit der sich ein Elektron aus diesem Atom 1 Meter weit weg befindet - und diese Wahrscheinlichkeit ist nicht Null Die elektronischen Wellenfunktionen zweier Atome können also direkt miteinander wechselwirken, auch wenn diese zwei Atome mikroskopisch geseheh unglaublich weit voneinander entfernt sind.

 

[wuselsurfer]

AW: Nanotechnologie: Kleinste Maschine der Welt so groß wie ein Atom

Das ist eine sehr philosophische Frage: Welchen Durchmesser hat denn ein Calcium-Atom? Man kann jetzt aus Tabellen irgendwelche willkürlichen Radien (kovalenter Radius, Van-der-Waals-Radius, etc.)

Der Van-der-Waals-Radius beschreibt die äußere Atomgrenze schon sehr gut.

Außerhalb dessen passiert meist nichts.

Die Elektronendichteverteilung eines einzelnen Atoms reicht unendlich weit in den Raum hinein,

Nach dem Orbitalmodell der Wellenfunktion des Elektrons wohl nicht so ganz.

Knapp dahinter passiert nicht mehr viel im Grundzustand des Atoms.

Und im neutralen Zustand ist da auch nichts zu messen.