Basiswissen

Eine Ratsche, auch Knarre genannt^[1], ist ein Werkzeug, das aus einer Hin und Herbewegung in mehreren Richtungen eine Drehbewegung in nur eine Richtung machen kann. Wenn man aus der zufälligen Hin- und Herbewegung von Quantenobjekten Bewegungsanteile in eine Richtung herausfiltern könnte,^[2]^[3] ließe sich ließe sich damit mechanische Arbeit verrichten. Prinzipiell ähnlich gedacht - aber unmöglich zu konstruieren - ist eine molekulare Ratsche ↗

Fußnoten

[1] Ratschen oder Knarren als Werkzeuge. In: Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 7 Stuttgart, Leipzig 1909., S. 358. Online: http://www.zeno.org/nid/20006110207

[2] "Klassische Ratschen erzeugen aus einer ungerichteten Brownschen Molekularbewegung von Teilchen mit einem zeitlich modulierten sägezahnförmigen Potential einen gerichteten Transport. Sie können die Wirkungsweise biologischer Motoren erklären. Eine spannende Frage ist, ob eine solche Gleichrichtung der Bewegung auch im Quantenbereich und ohne Reibung möglich ist. " In: Tobias Salger, Martin Weitz: Quantenratsche für ultrakalte Atome. Physik in unserer Zeit. Volume 41, Issue 3 p. 110-111. Veröffentlicht im Jahr 2010.

[3] Im Zusammenhang mit Quantenratschen heißt es: "Diese kleine Quantenmaschine kann auch benutzt werden, um Teilchen entgegen eine äußere Kraft zu treiben." In: Maximilian Genske: Periodically driven many-body quantum systems : Quantum Ratchets, Topological States and the Floquet-Boltzmann Equation. Dissertation, Universität zu Köln. 2017.

[4] Thermische und Quanten-Ratschen als Biomotoren, speziell auch im Hinblick auf den zweiten Hauptsatz der Thermodynamic (second law): "Brownian particles under spatially asymmetric potential attract much at-tention recently, which has been shown to produce nonzero net current un-der certain conditions. This type of the system is called thermal ratchetbecause particles are subject to the thermal noise. In the context of biol-ogy, thermal ratchets has been discussed as a possible mechanism of biologicalmotors." In: Yukawa, Satoshi & Kikuchi, Macoto & Tatara, Gen & Matsuakwa, Hiroshi. (1997). Quantum Ratchets. Journal of the Physical Society of Japan. Online: https://www.researchgate.net/publication/1871318_Quantum_Ratchets