Les scientifiques ont créé le moteur le plus chaud au monde, fonctionnant à des températures supérieures à celles atteintes au cœur du soleil. L'équipe du King's College de Londres et ses collaborateurs pensent que leur plateforme pourrait fournir une compréhension inégalée des lois de la thermodynamique à petite échelle et constituer la base d'une nouvelle manière efficace de calculer le repliement des protéines, sujet du prix Nobel de chimie de l'année dernière.
Décrit dans Lettres d'examen physiquele moteur est une très petite particule microscopique suspendue à basse pression grâce à des champs électriques. Ce piège électrique s'appelle un Paul Trap. Les chercheurs peuvent augmenter de manière exponentielle la chaleur de la particule piégée en appliquant une tension bruyante à l’une des électrodes qui la lévitent.
Alors que traditionnellement les moteurs sont associés aux moteurs, en science, leur définition est beaucoup plus simple : les moteurs convertissent une forme d’énergie en énergie mécanique. Ici, c'est la chaleur du mouvement.
L’expérience est la première à atteindre des températures aussi élevées à une si petite échelle, et l’équipe a constaté que leurs résultats contredisaient souvent les lois fondamentales de la thermodynamique. Ils ont constaté que pour un fonctionnement donné du moteur, lorsqu'il était exposé à des températures plus chaudes, le système se refroidissait parfois au lieu de chauffer, comme prévu. Cela est dû à l’influence aléatoire normalement indétectable des fluctuations thermiques dans l’environnement qui affecte la dynamique d’une manière unique à l’échelle micrométrique et inférieure.
Molly Message, titulaire d'un doctorat. étudiant au Département de physique du King's College de Londres et premier auteur de l'article, a déclaré : « Les moteurs et les types de transfert d'énergie qui s'y produisent sont un microcosme de l'univers plus vaste. L'étude de la machine à vapeur a donné naissance à la thermodynamique du domaine, qui à son tour a révélé certaines des lois fondamentales de la physique. L'étude continue des moteurs dans de nouveaux régimes offre le potentiel d'élargir notre compréhension de l'univers et des processus qui conduisent son développement.
« En maîtrisant la thermodynamique à ce niveau peu intuitif, nous pourrons concevoir de meilleurs moteurs à l'avenir et des expériences qui remettront en question notre compréhension de la nature. »
L’équipe espère également que la plateforme pourra être utilisée comme un ordinateur analogique pour prédire comment les protéines se replient et s’assemblent.
Les ordinateurs analogiques sont des simulations physiques directes du système que vous essayez de modéliser et peuvent être trouvés dès la Grèce antique.
« Les protéines sont les moteurs qui alimentent la plupart des processus importants de notre corps. Comprendre leurs mécanismes et comment ils peuvent mal se passer est donc une étape essentielle pour comprendre la maladie et la manière dont elle peut être traitée », note le Dr Jonathan Pritchett, associé de recherche postdoctoral à King's.
« L'avantage de notre méthode par rapport aux modèles numériques conventionnels comme AlphaFold est la facilité. Les protéines se replient en quelques millisecondes, mais les atomes qui les composent se déplacent en quelques nanosecondes. Ces échelles de temps divergentes rendent très difficile leur modélisation par un ordinateur. En observant simplement comment la microparticule se déplace et en élaborant une série d'équations basées sur cela, nous évitons complètement ce problème. «
L’équipe espère que cette nouvelle méthode pourrait également consommer moins d’énergie et être plus durable que les méthodes reposant sur des ordinateurs numériques.
