BUSTOS MARUN RAUL ALBERTO
Congresos y reuniones científicas
Título:
Adiabatic monoparametric autonomous motors enabled by self-induced nonconservative forces
Autor/es:
ARKADY KURNOSOV; FERNÁNDEZ-ALCÁZAR, LUCAS J.; BUSTOS MARÚN, RAÚL A.; TSAMPIKOS KOTTOS
Reunión:
Congreso; 107º Reunión Anual de la Asociación Física Argentina.; 2022
Resumen:
El papel vital de los nano/micromotores en el avance de la nanotecnología ha colocado
su desarrollo al frente de la actividad de investigación reciente [1-4]. En este sentido,
el concepto de fuerzas inducidas por corriente para la realización de motores cuánti-
cos adiabáticos nano/microscópicos ha surgido en el marco de la física de la materia
condensada [4,5]. En el nivel más fundamental, los motores cuánticos adiabáticos [4]
utilizan los efectos de interferencia de la corriente de electrones que los atraviesa para
producir un trabajo útil sobre un grado de libertad (GDL) mecánico (motor). Sin em-
bargo, cuando solo hay un único GDL clásico (cartesiano), las fuerzas de reacción son
necesariamente conservativas. La necesaria naturaleza multiparamétrica de los GDL
mecánicos, complica los diseños propuestos de los motores adiabáticos, haciéndolos
intratables en lo que respecta al esfuerzo en curso hacia la nanoescala. Por otra par-
te, los avances recientes en nanofotónica brindan oportunidades tentadoras para la
realización de nanomáquinas autónomas que podrían superar limitaciones operativas
fundamentales. Una característica particularmente interesante de este tipo de sistemas
es la presencia de no linealidades (autoinducidas) debidas a interacciones luz-materia.
En este trabajo, proponemos un motor simple optomecánico pero monoparamétrico que utiliza no linealidades para convertir una corriente de energía constante proporcio-
nada por un laser, en una fuerza mecánica no conservativa. Esta fuerza, autosustenta
el movimiento periódico del GDL mecánico cuya frecuencia es órdenes de magnitud
más pequeña que la del GDL fotónico. Hemos identificado condiciones bajo las cua-
les la potencia mecánica máxima extraída es invariable y mostramos que el sistema
presenta un nuevo tipo de protección geométrica autoinducida, la cual resguarda el
trabajo por ciclo contra imperfecciones y ruido del ambiente.
REFERENCIAS
[1] H. L. Tierney, et. al., Nat. Nanotechnol. 6 (2011) 625.
[2] B. S. L. Collins, et. al., Nat. Chem 8 (2016) 860.
[3] D. Palima, et. al., Laser Photon. Rev. 7 (2013) 478.
[4] R. Bustos-Marún, et. al., Phys. Rev. Lett. 111 (2013) 060802.
[5] N. Bode, et. al., Phys. Rev. Lett. 107 (2011) 036804.
su desarrollo al frente de la actividad de investigación reciente [1-4]. En este sentido,
el concepto de fuerzas inducidas por corriente para la realización de motores cuánti-
cos adiabáticos nano/microscópicos ha surgido en el marco de la física de la materia
condensada [4,5]. En el nivel más fundamental, los motores cuánticos adiabáticos [4]
utilizan los efectos de interferencia de la corriente de electrones que los atraviesa para
producir un trabajo útil sobre un grado de libertad (GDL) mecánico (motor). Sin em-
bargo, cuando solo hay un único GDL clásico (cartesiano), las fuerzas de reacción son
necesariamente conservativas. La necesaria naturaleza multiparamétrica de los GDL
mecánicos, complica los diseños propuestos de los motores adiabáticos, haciéndolos
intratables en lo que respecta al esfuerzo en curso hacia la nanoescala. Por otra par-
te, los avances recientes en nanofotónica brindan oportunidades tentadoras para la
realización de nanomáquinas autónomas que podrían superar limitaciones operativas
fundamentales. Una característica particularmente interesante de este tipo de sistemas
es la presencia de no linealidades (autoinducidas) debidas a interacciones luz-materia.
En este trabajo, proponemos un motor simple optomecánico pero monoparamétrico que utiliza no linealidades para convertir una corriente de energía constante proporcio-
nada por un laser, en una fuerza mecánica no conservativa. Esta fuerza, autosustenta
el movimiento periódico del GDL mecánico cuya frecuencia es órdenes de magnitud
más pequeña que la del GDL fotónico. Hemos identificado condiciones bajo las cua-
les la potencia mecánica máxima extraída es invariable y mostramos que el sistema
presenta un nuevo tipo de protección geométrica autoinducida, la cual resguarda el
trabajo por ciclo contra imperfecciones y ruido del ambiente.
REFERENCIAS
[1] H. L. Tierney, et. al., Nat. Nanotechnol. 6 (2011) 625.
[2] B. S. L. Collins, et. al., Nat. Chem 8 (2016) 860.
[3] D. Palima, et. al., Laser Photon. Rev. 7 (2013) 478.
[4] R. Bustos-Marún, et. al., Phys. Rev. Lett. 111 (2013) 060802.
[5] N. Bode, et. al., Phys. Rev. Lett. 107 (2011) 036804.
