Des chercheurs de l'Université Simon Fraser ont conçu un moteur remarquablement rapide qui exploite un nouveau type de carburant :l'information.

Le développement de ce moteur, qui convertit le tremblement aléatoire d'une particule microscopique en énergie stockée, est décrit dans une étude publiée cette semaine dans le Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) et pourrait conduire à des avancées significatives dans la vitesse et le coût des ordinateurs et des bio-nanotechnologies.

John Bechhoefer, professeur de physique à la SFU, a déclaré que la compréhension des chercheurs sur la façon de convertir rapidement et efficacement l'information en « travail » pourrait éclairer la conception et la création de moteurs d'information du monde réel.

"Nous voulions savoir à quelle vitesse un moteur d'information peut aller et combien d'énergie il peut extraire, alors nous en avons fait un, " dit Bechhoefer, dont le groupe expérimental a collaboré avec des théoriciens dirigés par le professeur de physique de la SFU, David Sivak.

Les moteurs de ce type ont été proposés pour la première fois il y a plus de 150 ans, mais en fait, les fabriquer n'est devenu possible que récemment.

« En étudiant systématiquement ce moteur, et choisir les bonnes caractéristiques du système, nous avons poussé ses capacités plus de dix fois plus loin que d'autres implémentations similaires, ce qui en fait le best-in-class actuel, " dit Sivak.

Le moteur d'information conçu par les chercheurs de SFU est constitué d'une particule microscopique immergée dans l'eau et attachée à une source qui, lui-même, est fixé sur une platine mobile. Les chercheurs observent ensuite la particule rebondir de haut en bas en raison du mouvement thermique.

"Quand nous voyons un rebond vers le haut, nous montons la scène en réponse, " explique l'auteur principal et étudiant au doctorat Tushar Saha. " Quand nous voyons un rebond vers le bas, nous attendons. Cela finit par soulever l'ensemble du système en utilisant uniquement des informations sur la position de la particule."

En répétant cette procédure, ils soulèvent la particule « d'une grande hauteur, et ainsi stocker une quantité importante d'énergie gravitationnelle, " sans avoir à tirer directement sur la particule.

Saha explique en outre que « dans le laboratoire, nous implémentons ce moteur avec un instrument appelé piège optique, qui utilise un laser pour créer une force sur la particule qui imite celle du ressort et de la scène."

Joseph Lucero, un étudiant en Master of Science, ajoute, « Dans notre analyse théorique, nous trouvons un compromis intéressant entre la masse de la particule et le temps moyen pour que la particule rebondisse. Alors que les particules plus lourdes peuvent stocker plus d'énergie gravitationnelle, ils mettent généralement aussi plus de temps à monter."

« Guidé par cette intuition, nous avons choisi la masse des particules et d'autres propriétés du moteur pour maximiser la vitesse à laquelle le moteur extrait l'énergie, surpassant les conceptions précédentes et atteignant une puissance comparable à la machinerie moléculaire dans les cellules vivantes, et des vitesses comparables aux bactéries à nage rapide, ", explique le boursier postdoctoral Jannik Ehrich.