Nottolino quantistico: differenze tra le versioni

Versione delle 13:02, 23 mar 2014

Versione delle 13:05, 23 mar 2014

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Gli urti nel verso corretto, se sufficientemente potenti, fanno compiere lo scatto di un dente al meccanismo. Gli urti nel verso opposto, Nel verso opposto, invece, sono inefficaci a produrre un movimento, perché vengono sempre ostacolati dal dente

di arresto. Tuttavia, questo contrasto genera calore, e ben presto molla

e dente diventano talmentecosì caldi da non poter più ostacolare nulla: la

ruota resta alla mercé del [[moto browniano]].

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Alcuni esempi di meccanismi del genere sono le [[Pompa ionica|pompe ioniche]] cellulari:

queste solitamente consistono, di solito, in una [[proteina]] a forma di imbuto, che alterna

una configurazione a canale chiuso, in cui lo ione è fortemente accoppiato

al canale, a una a canale aperto, in cui lo ione interagisce

debolmente con il canale. Il moto browniano delle molecole è allora

sufficiente a spingere lo ione in senso contrario al gradiente

elettrochimico. Il passaggio da uno stato all'altro viene solitamenteeffettuato, di solito, grazie alla combustione di una molecola di [[ATP]].

effettuato grazie alla combustione di una molecola di [[ATP]].

==Simulazione di nottolino termico==

Tutto questo sembra poco probabile, eppure è possibile simularne gli

effetti con un semplice gioco "da tavolo". Ipotizziamo una serie di

5 caselle alternate, bianche e nere. La pedina, postaall'inizio inizialmenteposta al centro,

si sposta in base al risultato del lancio di due dadi e del colore della casella

di partenza. Per vincere, occorre uscire dallo scacchiere avanzando. Si perde se si esce retrocedendo.

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<math>\frac{8+2}{2} \times \frac{8+2}{2} = 25</math>.

Quelle di sconfitta, similmentein modo simile, saranno

<math>\frac{4+5}{2} \times \frac{4+5}{2} = 20{,}25</math>.

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in buche di potenziale, in cui gli [[elettrone|elettroni]] hanno difficoltà a passare per il vertice.

Ad alta [[temperatura]], gli elettroni si comportano all'incirca come nottolini browniani, similmentein modo simile agli ioni nelle pompe molecolari: sottoposti ad un [[potenziale elettrico|potenziale]] oscillante, fluiscono dal vertice e generano dunque una corrente anche se il potenziale medio è nullo. A bassa temperatura, il meccanismo si comporta come un nottolino quantistico: gli elettroni fluiscono dai lati del [[triangolo]] in quanto il gap di energia necessario a superare l'ostacolo per effetto tunnel è minore in quella direzione.

==Utilizzi pratici==

Come abbiamo visto, realizzare motori di dimensioni molecolari richiede un ripensamento del concetto di funzionamento: nei motori macroscopici, l'energia viene utilizzata per produrre un movimento utile al motore, mentre in campo molecolare si devono bloccare quelli inutili nel caos delle agitazioni termiche o delle interferenze probabilistiche.

La possibilità di gestire singoli elettroni, pur con i limiti descritti precedentementein precedenza, senza dover calibrare con altrettanta precisione i campi, offre molte possibilità all'elettronica di precisione, come la realizzazione di pompe di elettroni per la [[nanoelettronica]], o l'amplificazione dei segnali lungo cavi di dimensioni molecolari. Inoltre i nottolini quantistici possono essere impiegati per moderare i vortici di corrente all'interno dei superconduttori, problema fondamentale per la realizzazione di magneti e cavi a superconduzione.

== Bibliografia ==