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Les physiciens transforment le crayon en « or » métaphorique.
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Une démonstration artistique de la liaison des électrons, ou de la capacité des électrons à communiquer entre eux, qui peut se produire dans un type spécial de graphite (crayon). Source de l’image : Sampson Wilcox, laboratoire de recherche en électronique du MIT
Des physiciens et des collègues du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont transformé au sens figuré du graphite, ou un crayon, en or en isolant cinq tranches ultrafines empilées selon une disposition spécifique. Le matériau résultant peut ensuite être réglé pour présenter trois propriétés importantes jamais vues auparavant dans le graphite naturel.
« C’est comme un guichet unique », explique Long Guo, professeur adjoint au département de physique du MIT et responsable des travaux rapportés dans la revue Science. Nanotechnologie naturelle. « Dans ce cas, nous n’avons jamais réalisé que toutes ces choses intéressantes étaient incorporées dans le graphite. »
De plus, dit-il, « il est très rare de trouver des matériaux pouvant accueillir autant de propriétés ».
Le graphite est constitué de graphène, qui est une seule couche d’atomes de carbone disposés en formes hexagonales ressemblant à une structure en nid d’abeille. Le graphène, quant à lui, a fait l’objet d’intenses recherches depuis sa première isolation il y a environ 20 ans. Il y a environ cinq ans, des chercheurs, dont une équipe du MIT, ont découvert qu’empiler des feuilles individuelles de graphène et les tordre légèrement les unes par rapport aux autres pouvait conférer de nouvelles propriétés au matériau, de la supraconductivité au magnétisme. Le domaine de la « twistronique » était né.
Dans les travaux en cours, « nous avons découvert des propriétés intéressantes sans aucune torsion », explique Gu, qui est également affilié au Laboratoire de recherche sur les matériaux.
Lui et ses collègues ont découvert que cinq couches de graphène disposées dans un ordre spécifique permettent aux électrons se déplaçant dans le matériau de communiquer entre eux. Ce phénomène, connu sous le nom de corrélation électronique, « est la magie qui rend toutes ces nouvelles propriétés possibles », explique Joe.
Le graphite en vrac – et même des feuilles de graphène simples – sont de bons conducteurs électriques, mais c’est tout. Le matériau isolé par Gu et ses collègues, qu’ils appellent graphène empilé à cinq couches, devient bien plus grand que la somme de ses parties.
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Zhengguang Lu, chercheur postdoctoral au MIT, le professeur adjoint Long Ju et l’étudiant diplômé Tonghang Han sont dans le laboratoire. Tous trois sont les auteurs de l’article, avec sept autres Nanotechnologie naturelle À propos d’un type spécial de graphite (crayon). Source de l’image : GoLab, MIT
Nouveau microscope
La clé pour isoler la matière était un nouveau microscope que Gu a construit au MIT en 2021, capable de déterminer rapidement et à relativement peu de frais une variété de propriétés importantes de la matière à l’échelle nanométrique. Le graphène empilé avec la couche pentaédrique n’a que quelques milliardièmes de mètre d’épaisseur.
Les scientifiques, dont Gu, recherchaient du graphène multicouche empilé selon un arrangement très précis, appelé empilement rhombique. « Il y a plus de 10 ordres de superposition possibles lorsque l’on descend à cinq couches », explique Joe. « Rhombus n’est que l’un d’entre eux. » Le microscope construit par Joe, connu sous le nom de microscopie optique à champ proche à balayage de type diffusion, ou s-SNOM, a permis aux scientifiques d’identifier et d’isoler uniquement les couches pentagonales dans l’ordre d’empilement rhombique qui les intéressait.
Trois en un
À partir de là, l’équipe a attaché des électrodes à un petit sandwich composé de « pain » de nitrure de bore qui protège la fine « viande » du graphène pentaédrique empilé. Les électrodes leur ont permis d’ajuster le système à différentes tensions ou différentes quantités. Le résultat : ils ont découvert que trois phénomènes différents apparaissent en fonction du nombre d’électrons inondant le système.
« Nous avons découvert que la matière peut être isolante, magnétique ou topologique », explique Gu. Ce dernier est lié dans une certaine mesure à la fois aux conducteurs et aux isolants. Joe explique qu’un matériau topologique permet un mouvement sans entrave des électrons autour des bords du matériau, mais pas au milieu. Les électrons se déplacent dans une direction le long d’une « autoroute » située à la limite du matériau, séparée par un milieu qui forme le centre du matériau. Ainsi, le bord d’un matériau topologique est un conducteur parfait, tandis que le centre est un isolant.
« Notre travail établit le graphène multicouche empilé rhombique comme une plate-forme hautement réglable pour étudier ces nouvelles possibilités de physique topologique et fortement interconnectée », concluent Guo et ses co-auteurs.
Outre Gu, les auteurs de l’article sont Tonghang Han et Zhenguang Lu. Han est un étudiant diplômé au Département de physique. Lu est chercheur postdoctoral au Laboratoire de recherche sur les matériaux. Ce sont les premiers auteurs de l’article.
Plus d’information:
Tonghang Han et al., Diélectriques cohérents et diélectriques Chern dans du graphène empilé à cinq couches, Nanotechnologie naturelle (2023). est ce que je: 10.1038/s41565-023-01520-1
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
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Date de lancement du nouveau Boeing Starliner, matériel de porte et visualisation de l’horizon des événements
Nouvelle date de lancement cible pour NASAL’équipe d’essais en vol de Boeing…
Progresser sur le matériel clé de Gateway…
Des honneurs présidentiels pour aider à faire avancer la mission de la NASA…
Quelques histoires que nous vous raconterons – Cette semaine à la NASA !
Nouvelle date de lancement cible pour le test en vol de l’équipage de Boeing de la NASA
La NASA, Boeing et United Launch Alliance visent désormais un lancement d’essai en vol de l’équipage de Boeing de la NASA sur la planète au plus tard le 17 mai. Station spatiale internationale.
Les astronautes de la NASA Butch Wilmore et Sunny Williams seront les premiers astronautes à se rendre à la station à bord du vaisseau spatial Starliner de Boeing. Une fois la mission terminée avec succès, la NASA peut adopter le Starliner pour des missions en équipage en rotation vers la station spatiale.
Avancez dans le portail avant Artemis IV
La mission Artemis IV de la NASA prend forme avec des équipes italiennes qui progressent sur le matériel clé de Gateway, la première station spatiale de l’humanité en orbite autour de la Lune. Les deux premiers composants de la passerelle, l’avant-poste d’habitat et de logistique, ou Halo, et le composant de puissance et de propulsion seront lancés en orbite lunaire avant Artemis IV. Halo est l’un des modules de passerelle où les astronautes vivront, mèneront des activités scientifiques et se prépareront aux missions sur la surface lunaire.
Ancien directeur de la NASA, des scientifiques reçoivent des médailles présidentielles
Dr Ellen Ochoa, ancienne directrice du centre et astronaute du Johnson Space Center de la NASA, et Dr Jane Rigby, scientifique principale du projet au Johnson Space Center de la NASA Télescope spatial James Webb Chacun a récemment reçu la Médaille présidentielle de la liberté des mains du président Joe Biden.
Ochoa a été honorée pour son leadership au sein de la NASA Johnson et pour avoir été la première femme hispanique à voyager dans l’espace, et Rigby a été honorée pour son travail à la tête de Webb, le télescope spatial transformateur de la NASA.
Dans cette vision d’un voyage vers un objet supermassif Le trou noir, les affiches mettent en évidence de nombreuses caractéristiques fascinantes produites par les effets de la relativité générale en cours de route. Produite sur un superordinateur de la NASA, la caméra suit son approche, tourne brièvement, puis traverse l’horizon des événements – le point de non-retour – d’un trou noir monstrueux semblable à celui au centre de notre galaxie. Source de l’image : Centre de vol spatial Goddard de la NASA/J. Schnittman et B. Powell
Visualiser un trou noir emmène les spectateurs au-delà du gouffre
Une nouvelle visualisation immersive réalisée à l’aide d’un superordinateur de la NASA emmène les spectateurs à l’intérieur de l’horizon des événements – le point de non-retour pour un trou noir. Il existe plusieurs versions de visualisation, dont une version à 360 degrés.
Le projet a généré environ 10 téraoctets de données et a pris environ 5 jours pour construire le supercalculateur. En comparaison, la fabrication d’un ordinateur portable typique prendrait plus d’une décennie.
C’est ce qui s’est passé cette semaine à la NASA !
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Le sol est en lave : une exoplanète super-Terre brille de lave en fusion pressée par les voisins | Actualités scientifiques
Les scientifiques ont découvert un monde de lave où l’action des marées provoque une activité volcanique excessive sur une exoplanète proche. Jusqu’à présent, les chercheurs exoplanétaires ne se sont pas beaucoup concentrés sur les effets des marées. De nouvelles découvertes pourraient changer cela.
HD 104067 est une exoplanète en fusion. (Source de l’image : NASA, Agence spatiale européenne, Agence spatiale canadienne, Danny Player).
New Delhi: Les chercheurs examinaient un système stellaire appelé HD 104067, connu pour abriter une planète géante. Le système a été observé par la mission Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA lancée en 2018, qui surveille des parties du ciel pour détecter les baisses apparentes de lumière lorsqu’une planète passe devant son étoile hôte, connue sous le nom de transit.
Ces transits sont enregistrés sous forme de courbes de lumière, qui tracent l’intensité de la lumière provenant d’une source donnée au fil du temps. Des baisses périodiques de luminosité peuvent indiquer aux astronomes à quelle distance une planète se trouve de son étoile hôte, à quelle distance elle orbite et sa composition probable. TESS a découvert des preuves de la présence d’une autre planète rocheuse au sein de HD 104067, avec des observations révélant une autre planète rocheuse sous surveillance. Le système est désormais connu pour héberger trois mondes.
L’exoplanète nouvellement découverte est une super-Terre, plus grande que la Terre, plus petite que Neptune et possède une composition rocheuse. L’atmosphère de cette Terre géante ressemble plus à celle de la lune volcanique Io en orbite autour de Jupiter qu’à celle de notre Terre. Les scientifiques estiment que la température à la surface de l’exoplanète est d’environ 2 326 degrés Celsius, ce qui est plus chaud que la surface de certaines étoiles.
Tout comme IU
Les forces gravitationnelles sont responsables d’une intense activité volcanique sur les exoplanètes, tout comme Io. Io est sur une orbite rapprochée autour de Jupiter, avec d’autres lunes forçant Io sur une orbite elliptique ou excentrique autour de la géante gazeuse, qui possède elle-même un puits gravitationnel très puissant. Sans les autres lunes, Io serait sur une orbite circulaire autour de Jupiter et les forces de marée n’exerceraient pas constamment de pression sur la lave de l’intérieur.
Les deux autres planètes de HD 104067 sont situées à des distances beaucoup plus grandes de leur étoile hôte que la planète de lave récemment découverte. Ces exoplanètes ont également poussé la planète de lave sur une orbite excentrique. Cette exoplanète est constamment compressée par son étoile hôte. La prochaine fois, les chercheurs espèrent mesurer la masse et la densité de l’exoplanète.
Un article décrivant les résultats Il a été publié dans Revue astronomique. « Il s’agit d’une planète tellurique que je décrirais comme Io sous stéroïdes », explique le premier auteur de l’étude, Stephen Kane. « Vous avez été contraint de vous retrouver dans une situation où vous êtes constamment en éruption avec des volcans aux longueurs d’onde lumineuses. être capable de voir une planète rougeoyante avec une surface de lave en fusion.
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Comment les chauves-souris de Salomon défient leur apparence
L’analyse génétique des chauves-souris à nez feuille des Îles Salomon montre une diversité inattendue, suggérant des besoins de conservation uniques et remettant en question les classifications précédentes basées sur la taille.
Des chercheurs de l’Université de Melbourne et de l’Université du Kansas ont découvert une diversité génétique significative parmi les chauves-souris à nez feuille des Îles Salomon, malgré leur apparence similaire dans différentes îles. Cette recherche est publiée dans la revue développementCollecte d’échantillons sur le terrain et analyse génétique.
« Il s’agit d’un genre de chauves-souris appelé Hipposideros multiple Classer « Partout en Asie du Sud-Est dans le Pacifique », a déclaré le co-auteur Rob Moyle, conservateur principal en ornithologie à l’Institut de la biodiversité et au Musée d’histoire naturelle de l’UCLA, dont le laboratoire a effectué une grande partie des recherches. « Aux Îles Salomon, où nous effectuons beaucoup de travaux de terrain, il peut y avoir quatre ou cinq espèces différentes sur chaque île, et elles sont analysées en termes de taille corporelle : petites, moyennes et grandes – ou s’il y en a. plus de trois espèces, il y en a de petites. Sur une île, il y en a cinq, moyennes, grandes et très grandes, il y a donc une petite île supplémentaire.
Détails et résultats de l’étude
Selon Rob Moyle, qui est également professeur de biologie évolutive à l’UCLA, des recherches antérieures basées uniquement sur des caractéristiques physiques ont conclu que les chauves-souris de taille similaire provenant de différentes îles appartenaient toutes à la même espèce. « Vous vous déplacez d’île en île et vous trouverez des espèces de taille moyenne semblables à celles d’autres îles », a-t-il déclaré. Les biologistes ont toujours examiné ces choses et ont dit que c’était évident. Il existe des espèces de petite, moyenne et grande taille réparties sur plusieurs îles.
Cependant, Moyle et ses collaborateurs disposaient d’analyses plus modernes. En séquence ADN À partir des chauves-souris collectées sur le terrain (ainsi que de spécimens provenant de collections de musées), l’équipe a découvert que les grandes et très grandes espèces de chauves-souris n’étaient en réalité pas étroitement apparentées.
« Cela signifie que ces populations sont parvenues d’une manière ou d’une autre à cette taille et à cette apparence corporelles identiques, non pas en étant étroitement liées – mais nous pensons normalement que les objets d’apparence identique le sont parce qu’ils sont vraiment étroitement liés », a déclaré Moyle. « Cela soulève des questions telles que ce qui est si unique sur ces îles, que vous puissiez converger en termes de taille et d’apparence corporelle vers des classes de taille vraiment cohérentes sur différentes îles. »
L’équipe a effectué des mesures précises sur des chauves-souris de différentes îles, confirmant ainsi les travaux antérieurs menés par des scientifiques des Îles Salomon.
« Toutes les grandes îles de différentes îles regroupées dans leurs mesures », a déclaré Moyle. « Ce n’est pas seulement que les premiers biologistes ont fait une erreur. Ils les ont regardés et ont dit : « Oh, oui, c’est la même chose. » Et en fait, ce n’est pas le cas. Nous les avons mesurés, et ils sont tous regroupés. , même s’il s’agit d’espèces différentes. Nous avons vérifié – une espèce Quoi – à partir de ce travail morphologique précédent.
« Lorsque nous avons créé des arbres généalogiques à l’aide de l’ADN de chauve-souris, nous avons découvert que ce que nous pensions n’être qu’une seule espèce de grande chauve-souris dans les Îles Salomon était en réalité un cas où de plus grandes chauves-souris évoluaient à partir d’espèces plus petites plusieurs fois dans différentes îles », a déclaré Lavery. « Nous pensons que ces chauves-souris plus grosses ont peut-être évolué pour profiter de proies que les chauves-souris plus petites ne mangent pas. »
Implications pour la conservation et la biologie évolutive
Derad a déclaré que le travail pourrait être « extrêmement important » pour les efforts de conservation visant à identifier les unités évolutives importantes dans ce groupe.
« La taille de l’objet a induit la classification en erreur », a déclaré Dirad. « Il s’avère que les très grandes populations de chauves-souris de chaque île sont fondamentalement génétiquement uniques et méritent d’être préservées. Comprendre cela est vraiment utile. Il y a des problèmes de déforestation. Si nous ne savons pas si ces populations sont uniques, il est difficile de savoir si elles sont uniques. Nous aurions dû faire un effort pour le préserver.
Selon DeCicco, la nouvelle compréhension des chauves-souris à nez feuille était fascinante sur le plan purement théorique.
« Nous étudions les processus évolutifs qui conduisent à la biodiversité », a-t-il déclaré. « Cela montre que la nature est beaucoup plus complexe. Nous, les humains, aimons essayer de trouver des modèles, et les chercheurs aiment essayer de trouver des règles qui s’appliquent à de larges groupes d’organismes. C’est assez fascinant de trouver des exceptions à ces règles. » À partir de différents taxons sur de nombreuses îles différentes – une grande et une petite, ou deux espèces étroitement apparentées qui diffèrent d’une manière ou d’une autre dans la répartition de leur environnement, nous constatons qu’il existe de nombreux scénarios évolutifs différents. cela pourrait produire le même modèle.
Référence : « Évolution parallèle dans un archipel insulaire révélée par le séquençage du génome des chauves-souris à nez feuille Hipposideros » par Tyrone H Lavery, Devon A DeRaad, Piokera S Holland, Karen V Olson, Lucas H DeCicco, Jennifer M Seddon, Luke KP Leung et Robert . JMuel, le 08 mars 2024, développement.
est ce que je: 10.1093/évolut/qpae039
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