Simon Fraser University -forskare har designat en anmärkningsvärt snabb motor som utnyttjar en ny typ av bränsle - information.

Utvecklingen av denna motor, som omvandlar slumpmässig jiggling av en mikroskopisk partikel till lagrad energi, beskrivs i forskning som publicerades den här veckan i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) och kan leda till betydande framsteg i hastigheten och kostnaden för datorer och bio-nanotekniker.

SFU-fysikprofessorn och seniorförfattaren John Bechhoefer säger att forskarnas förståelse för hur man snabbt och effektivt kan omvandla information till "arbete" kan informera design och skapande av verkliga informationsmotorer.

"Vi ville ta reda på hur snabbt en informationsmotor kan gå och hur mycket energi den kan utvinna, så vi gjorde en, "säger Bechhoefer, vars experimentella grupp samarbetade med teoretiker under ledning av SFU -fysikprofessorn David Sivak.

Motorer av denna typ föreslogs först för över 150 år sedan, men att faktiskt göra dem har bara nyligen blivit möjligt.

"Genom att systematiskt studera denna motor, och väljer rätt systemegenskaper, vi har drivit dess kapacitet över tio gånger längre än andra liknande implementeringar, vilket gör det till nuvarande bäst i klassen, säger Sivak.

Informationsmotorn som designats av SFU -forskare består av en mikroskopisk partikel nedsänkt i vatten och fäst vid en källa som, sig, är fixerad på ett rörligt stadium. Forskare observerar sedan partikeln studsa upp och ner på grund av termisk rörelse.

"När vi ser en uppåtstopp, vi flyttar scenen upp som svar, "förklarar huvudförfattare och doktorand Tushar Saha." När vi ser en nedåtgående studs, vi väntar. Detta slutar lyfta hela systemet med endast information om partikelns position. "

Upprepa denna procedur, de höjer partikeln "en stor höjd, och därmed lagra en betydande mängd gravitationell energi, "utan att behöva dra i partikeln direkt.

Saha förklarar vidare att "i labbet, vi implementerar denna motor med ett instrument som kallas en optisk fälla, som använder en laser för att skapa en kraft på partikeln som efterliknar fjäderns och scenens. "

Joseph Lucero, en Master of Science -student, lägger till, "I vår teoretiska analys, vi hittar en intressant avvägning mellan partikelmassan och den genomsnittliga tiden för partikeln att studsa upp. Medan tyngre partiklar kan lagra mer gravitationenergi, de tar i allmänhet också längre tid att gå upp. "

"Styrd av denna insikt, vi valde partikelmassan och andra motoregenskaper för att maximera hur snabbt motorn utvinner energi, överträffa tidigare konstruktioner och uppnå effekt jämförbar med molekylära maskiner i levande celler, och hastigheter som är jämförbara med snabbsimmande bakterier, säger postdoktor Jannik Ehrich.