Vorlesen I små fysiske systemer med dimensioner i nanometerområdet kan entropien falde med periodiske bevægelser. De overtræder termodynamikens anden lov, der siger, at entropi altid øges i cyklusprocesser, eller i bedste fald forbliver den samme. Et australsk team af forskere har nu påvist eksperimentelt for første gang et entropifald, hvilket bekræfter en etableret teori for ti år siden. Dette rapporteres i tidsskriftet Physical Review Letters (bind 89, referencenummer 050601). Eksperimentet med Denis Evans forskere fra det australske National University undersøgte entropiændringerne, der forekommer i den periodiske bevægelse af en latexkugle kun et par mikron i størrelse. Til dette formål fangede forskerne en kugle ophængt i en flydende celle ved hjælp af laserstrålen på en laserpincet. Kuglen var således bundet af elektrostatiske kræfter til strålepunktet.

Forskerne bevægede nu væskecellen frem og tilbage med en frekvens på 54 Hertz, så latexkuglen flydende i den bevægede sig ved denne frekvens gennem laserstrålens fokuspunkt. Ved hjælp af et højhastighedskamera fangede teamet placeringen af ​​kuglen tusind gange pr. Sekund. Dette gjorde det muligt at bestemme kuglens baner, hvilket igen gjorde det muligt for os at bestemme de kræfter, der virker, og entropiændringerne, der er forbundet med denne bevægelse.

Blandt de registrerede baner var der faktisk nogle, hvor systemet konsumerede entropi i løbet af en cyklus og således overtrådte den anden lov om termodynamik. Imidlertid blev dette fald i entropien kun observeret med meget korte observationstider på et par fraktioner af et sekund. En entropybalance af denne proces, der blev udført over et par tiendedele af et sekund, kunne faktisk vise et fald i entropien? når balancen blev foretaget over flere sekunder, steg entropien imidlertid.

Forskerne kunne bekræfte en teori, de havde etableret for ti år siden. I deres såkaldte udsvingstese forudsagde de, at små systemer kunne forbruge entropi over korte perioder. udstilling

Entropyfaldet kan være vigtigt for nanomachines funktion. Hvis deres entropi falder, ville de løbe "baglæns". I følge forskerne kan fluktueringsteori også anvendes til undersøgelse af biologiske proteinmotorer.

Stefan Maier

© science.de

Anbefalet Redaktørens Valg