摘要: 热力学理论告诉我们，如何利用存在于我们周围丰富的、无序的能量，进而将热量转换为有用功。这些理解推动了工业革命。近年来，另一场革命在纳米尺度上发生，研究人员正忙于设计各种应用的纳米机器，如靶向药物及绿色能源存储等。但是我们如何有效地从热环境中提取能量呢？我们使用的典型工具是一种热机，它允许热量从高温热源流向较冷热源，而在过程中提取功。在1824 年，卡诺证明：热机的最大效率是由高温、低温两个热源的温度之比给出的。最近，来自瑞士联邦理工学院(ETH)的Jan Klaers 和他的同事，第一次用实验证明，通过设计环境的特性，他们可以驱动一台纳米引擎，效率达到卡诺极限的2 倍。这意味着，人工纳米引擎的工作效率有可能超越它们的宏观对应体。klaers的引擎是由纳米线束构成，大约是20 μm长，两端固定(见图)。研究者通过施加电子信号来激励线束振动。然后他们给信号加上噪声，使线束的位置和动量涨落。噪声信号其作用就像纳米线束的热环境，随着噪声加入的量设定温度。