Men neme twee schoepenraden, een motortje en twee gescheiden oplossingen. Resultaat? Een nanokoelkast.

Het idee voor de kleinste koeling ter wereld is afkomstig van twee theoretisch fysici uit België en Birmingham. Ze baseerden hun idee op de willekeurige verplaatsing van moleculen, bekend als de Brownse beweging. In feite draaien ze het proces van een minimotor om.

Hoe werkt het?

Stel je een as voor met aan elk eind een horizontaal schoepenrad. Het onderste heeft platte, het bovenste wigvormige peddels. Beide peddels bevinden zich in een poel moleculen die van elkaar worden gescheiden door een membraan. Als de onderste poel erg heet is, worden de onderste peddels vaak geraakt door de deeltjes en gaan in een willekeurige richting draaien. De bovenste peddels draaien natuurlijk mee, maar voor deze peddels maakt het wel uit welke kant ze uit draaien. Als het rad tegen de klok indraait, raakt het de oplossing met de stompe kant, ondervindt daarvan veel weerstand en remt af. De weerstand is veel kleiner als het rad met de klok meedraait en dat zal dan ook gebeuren.

De wetenschappers draaien dit principe in hun hoofd om. In hun idee hebben de twee poelen aanvankelijk dezelfde temperatuur en drijft een motor het rad aan tegen de klok in. De thermodynamica zegt dat het systeem hierop reageert door een kracht er tegenin te generen met de klok mee. Zoals uitgelegd gebeurt dit als de onderste poel veel warmer is dan de bovenste. En dat kan alleen als de bovenste poel afkoelt.

Het idee zal worden gepubliceerd in Physical Review Letters en is nu al verkrijgbaar op arXiv. De fysici geven toe dat er spectaculaire technische hoogstandjes nodig zijn om het idee daadwerkelijk uit te voeren, maar het zou wetenschappers in de thermodynamica minstens aan het denken moeten zetten. Een nanokoelkast voor nanobiertjes laat dus nog even op zich wachten.

Bron: Nature.com, 30 mei 2006