Pesquisadores constroem motor térmico quântico a partir de sistema molecular

O Professor Clebson Cruz (UFOB) conduziu pesquisa para construção de motor térmico, a partir de sistema molecular.

O motor térmico desenvolvido foi baseado no ciclo de Stirling, comumente utilizado em diversas aplicações tecnológicas, como por exemplo: geração de energia elétrica, em sistemas de energia solar; refrigeração, em sistemas de criogenia e em equipamentos médicos; bombas de calor, em sistemas de aquecimento de água e em motores de combustão externa com aplicações militares e espaciais.

Os resultados indicaram que o motor quântico produzido apresenta os quatro regimes permitidos pela segunda lei da termodinâmica, podendo funcionar como: (1) máquina térmica, (2) refrigerador, (3) aquecedor e (4) acelerador de calor.

Além disso, os pesquisadores realizaram uma aplicação experimental do regime de máquina térmica, na qual foi demonstrada que a suscetibilidade magnética do material pode ser usada para medir a eficiência do motor. Essa técnica pode ser aplicada para determinar o trabalho realizado e o calor trocado pelo motor.

Os principais resultados da pesquisa podem ser assim resumidos:

1. identificação de quatro modos operacionais que podem ser ajustados pelo controle do acoplamento magnético da molécula;
2. caracterização do desempenho do motor pela medida experimental da susceptibilidade magnética; e
3. aprimoramento do desempenho de motores quânticos.

Sendo assim, o estudo realizado possibilita implicações no campo da aplicação de efeitos calóricos em materiais avançados, como o desenvolvimento de tecnologias quânticas eficientes e sustentáveis, a exemplo de baterias, refrigeradores ou dissipadores de calor.

Os resultados da pesquisa foram publicados na renomada revista Quantum Science and Technologies (https://doi.org/10.1088/2058-9565/accd91) e contaram com financiamento do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Informação Quântica (INCT-IQ) e da Força Aérea Americana (Air Force Office of Scientific Research).

Área de concentração: física quântica

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