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Les chercheurs développent des commutateurs entièrement optiques qui pourraient conduire à des processeurs informatiques plus rapides
Ligne téléphonique: Jared Sagoff
Newswise – Les processeurs informatiques traditionnels ont été considérablement maximisés« « vitesses d’horloge » – une mesure de la rapidité avec laquelle un interrupteur peut être activé et désactivé – est due aux limites de la commutation électronique. Les scientifiques cherchant à améliorer les processeurs informatiques sont devenus fascinés par la possibilité d’une commutation entièrement optique, qui utilise la lumière plutôt que l’électricité pour contrôler la façon dont les données sont traitées et stockées sur Slide.
Des chercheurs du Département américain de l’énergie (Ministère de l’ÉnergieLe Laboratoire national d’Argonne et l’Université Purdue ont récemment créé un nouveau type de commutateur optique capable d’atteindre cette capacité.« Les itérations précédentes de commutateurs optiques avaient des temps de commutation fixes qui étaient‘« Ils sont intégrés dans l’appareil lors de sa fabrication », a déclaré Soham Saha d’Argonne, l’une des boursières postdoctorales Maria Goeppert-Mayer du laboratoire qui travaille au Centre des nanomatériaux d’Argonne. Ministère de l’Énergie Pièce jointe de l’utilisateur du Bureau scientifique.
Saha et ses collègues ont fabriqué un commutateur optique à partir de deux matériaux différents, chacun ayant un temps de commutation différent. Un matériau, l’oxyde de zinc dopé à l’aluminium, a un temps de conversion de l’ordre de la picoseconde, tandis que l’autre matériau, le nitrure de titane plasmonique, a un temps de conversion plus de cent fois plus lent, de l’ordre de la nanoseconde.
« « Lorsque vous utilisez des composants optiques au lieu de circuits électroniques, il n’y a pas de retards capacitifs résistifs, ce qui signifie qu’en théorie vous pouvez faire fonctionner ces puces 1 000 fois plus rapidement que les puces informatiques traditionnelles », a déclaré Saha.
La différence dans les temps de commutation entre les deux composants métalliques signifie que le commutateur peut être plus flexible et utilisé pour transférer des données rapidement tout en les stockant efficacement, selon Saha.« La nature bimétallique de l’interrupteur signifie qu’il peut être utilisé à plusieurs fins en fonction de la longueur d’onde de la lumière que vous utilisez.« Lorsque vous souhaitez des applications plus lentes, telles que le stockage en mémoire, vous pouvez basculer avec un seul matériau ; Pour des applications plus rapides, vous pouvez basculer avec l’autre. « C’est une nouvelle capacité. »
Dans la configuration expérimentale, les matériaux des commutateurs agissent comme des absorbeurs de lumière ou des réflecteurs, en fonction de la longueur d’onde de fonctionnement. Lorsqu’il est déclenché par un faisceau de lumière, il change d’état.
Le contrôle de la vitesse de tous les commutateurs optiques est crucial pour optimiser leurs performances dans diverses applications. Ces résultats sont prometteurs pour le développement de commutateurs hautement efficaces et adaptables dans des domaines tels que les communications améliorées par fibre optique, l’informatique optique et la science à haut débit.
La possibilité d’ajuster les vitesses de commutation nous rapproche également de la réduction du fossé entre les communications optiques et électroniques, permettant un transfert de données plus rapide et plus efficace.
Cette recherche fournit des informations précieuses sur la compréhension fondamentale de tous les commutateurs optiques et ouvre la voie à la conception de dispositifs avancés pour l’informatique et les communications.
Article basé sur la recherche,« Ingénierie de la dynamique temporelle de la commutation tout optique à l’aide de matériaux rapides et lents« , paru dans l’édition en ligne du 21 septembre de Nature Communications. Outre Saha, les auteurs d’Arjun incluent Benjamin Derol et Richard Schaller. Mustafa Goksu Özlu, Sarah N. Chowdhury, Samuel Pina, Zakselik Kudyshev et Zubin de l’Université Purdue contribuent également. Jacob, Vladimir M. Shalev, Alexander V. Keldyshev et Alexandra Poltaseva.
La recherche a été financée par Ministère de l’ÉnergieL’Office des sciences fondamentales de l’énergie, ainsi que l’Office de recherche navale et l’Office de recherche scientifique de l’Armée de l’Air.
À propos du Centre Argonne des Nanomatériaux
Le Centre pour les matériaux à l’échelle nanométrique est l’un des cinq centres de recherche en nanosciences du DOE, principales installations nationales d’utilisateurs pour la recherche interdisciplinaire à l’échelle nanométrique soutenues par le Bureau des sciences du DOE. Ensemble, les NSRC comprennent une gamme d’installations complémentaires qui fournissent aux chercheurs des capacités de pointe pour fabriquer, traiter, caractériser et modéliser des nanomatériaux, et constituent le plus grand investissement en infrastructure pour l’Initiative nationale sur les nanotechnologies. Les NSRC sont situés dans les laboratoires nationaux d’Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia et Los Alamos du DOE. Pour plus d’informations sur les NSRC du DOE, veuillez visiter https://science.osti.gov/User-Facilities/U ser-Faciiieesat-a-Vue d’ensemble.
Laboratoire National d’Argonne Il cherche à trouver des solutions aux problèmes nationaux urgents dans le domaine de la science et de la technologie. Le Laboratoire d’Argonne, le premier laboratoire national du pays, mène des recherches scientifiques fondamentales et appliquées pionnières dans presque toutes les disciplines scientifiques. Les chercheurs d’Argonne travaillent en étroite collaboration avec des chercheurs de centaines d’entreprises, d’universités et d’agences fédérales, étatiques et municipales pour les aider à résoudre leurs problèmes spécifiques, à faire progresser le leadership scientifique américain et à préparer la nation à un avenir meilleur. Avec des employés de plus de 60 pays, Argonne est dirigée par Ochiago Arjun, LLC à Bureau des sciences du Département américain de l’énergie.
Bureau des sciences du Département américain de l’énergie C’est le plus grand partisan de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s’efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d’informations, visitez https://energy.gov/science.
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La capsule d’imagerie gastro-intestinale change la donne dans la surveillance et le traitement de l’œsophage – Techniques chirurgicales
Image : Illustration schématique de MAGIC (Image fournie par Park et al. DOI : 10.34133/bmef.0041)
Cette capsule d’imagerie gastro-intestinale nouvellement développée est sur le point de changer la donne en matière de surveillance et d’interventions œsophagiennes.
La capsule d’imagerie gastro-intestinale d’ablation multifonctionnelle (MAGIC) développée par des chercheurs de l’Université Johns Hopkins (Baltimore, MD, États-Unis) combine la technologie avancée de tomographie par cohérence optique (OCT) avec une caméra endoscopique miniature et un laser d’ablation. Cette combinaison offre des capacités inégalées en matière d’imagerie et potentiellement de traitement de l’œsophage. Avec deux longueurs d’onde de fonctionnement de 800 et 1 300 nm, MAGIC offre une excellente résolution et un excellent contraste d’imagerie, permettant aux cliniciens de détecter les lésions précoces avec une précision exceptionnelle. L’ajout du laser d’ablation intégré améliore la fonctionnalité de MAGIC, ouvrant la possibilité d’un traitement potentiel des anomalies œsophagiennes au cours de la même procédure utilisée pour la détection.
MAGIC représente une avancée majeure pour répondre au besoin clinique d’un système combiné de surveillance et de traitement de l’œsophage. Les techniques actuelles d’endoscopie par capsule captive (TCE), bien qu’innovantes, sont entravées par une résolution insuffisante, un contraste d’imagerie et un manque de guidage visuel. MAGIC comble ces lacunes, ouvrant la voie à une utilisation clinique plus large et à de meilleurs résultats pour les patients. Les chercheurs sont optimistes quant au potentiel transformateur de MAGIC et sont impatients de poursuivre son développement et sa mise en œuvre clinique. Cette technologie pionnière est sur le point de révolutionner les soins de santé œsophagiens et d’améliorer considérablement la vie des patients du monde entier.
Liens connexes:
Université Johns Hopkins
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Une étude hébraïque réalisée aux États-Unis a révélé que l’ozone joue un rôle majeur dans le climat des exoplanètes
L’ozone, un gaz hautement réactif composé de trois atomes d’oxygène qui est un produit naturel et artificiel présent dans la haute atmosphère (stratosphère) et la basse atmosphère (troposphère) de la Terre, peut être bon ou mauvais pour la Terre.
Dans la haute atmosphère, il se crée naturellement lorsque les rayons ultraviolets et l’oxygène se mélangent. Là, la couche d’ozone, située entre 9,6 et 48 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, réduit la quantité de rayonnement ultraviolet nocif qui atteint la surface de la Terre ; Dans certaines parties de l’Australie, de la Nouvelle-Zélande, de l’Afrique du Sud, de l’Argentine et du Chili, il existe des trous d’ozone qui exposent les habitants à de nombreuses radiations.
Dans la basse atmosphère, celle que nous respirons, l’ozone se forme principalement à partir de réactions photochimiques entre deux grandes classes de polluants atmosphériques : les composés organiques volatils (COV) et les oxydes d’azote (NOx). Les sources importantes de COV sont les usines chimiques, les stations-service, les peintures à l’huile, les parkings, les presses à imprimer, les centrales électriques, les fours et chaudières industriels, les voitures et les camions. L’ozone contribue à ce que nous appelons le smog ou la brume.
Cependant, l’ozone est également un facteur en dehors de notre système solaire, dans les exoplanètes. Dans la recherche de la vie en dehors de notre système solaire, une nouvelle étude de l’Université hébraïque de Jérusalem (HU) étudie la dynamique atmosphérique de la planète Proxima Centauri b et le rôle important de l’ozone dans la formation des climats planétaires. La recherche représente un pas en avant majeur dans notre compréhension des exoplanètes habitables.
Une nouvelle étude menée par le Dr Assaf Hochman du Freddie et Nadine Herman Earth Institute de l’Université de Houston et son équipe a révélé de nouvelles informations sur l’atmosphère des exoplanètes semblables à la Terre.
L’avènement des observatoires de nouvelle génération, notamment le télescope spatial James Webb et les télescopes au sol avancés tels que les ELT, LIFE et HWO, a marqué le début d’une nouvelle ère d’exploration des exoplanètes.
L’étude, menée par Hochman en collaboration avec le Dr Paolo De Luca du Barcelona Supercomputing Center en Espagne, le Dr Thaddeus Komacek de l’Université du Maryland et Marek Bram de l’Université d’Édimbourg en Écosse, se concentre sur la mystérieuse planète Proxima Centauri. b, une planète mystérieuse. Une exoplanète très proche du système solaire terrestre.
Les chercheurs découvrent la relation entre les niveaux d’ozone et la stabilité atmosphérique
L’équipe a révélé le rôle de l’ozone dans la formation de la dynamique climatique de la planète Proxima Centauri b. Leurs découvertes, dérivées de simulations sophistiquées de modèles chimiques climatiques et de récents développements dans la théorie des systèmes dynamiques, révèlent une relation entre les niveaux d’ozone et la stabilité atmosphérique.
« Imaginez un monde dans lequel l’ozone affecte la température et la vitesse du vent et détient la clé de l’habitabilité de la planète », a déclaré Hochman. « Notre étude révèle ce lien complexe et souligne l’importance de prendre en compte l’ozone réactif et d’autres espèces photochimiques dans notre quête pour comprendre les exoplanètes semblables à la Terre. »
Le document de recherche a été publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society Sous le titre « L’effet de l’ozone sur la dynamique climatique des exoplanètes semblables à la Terre : le cas de l’étoile Proxima Centauri b ».
Les principaux résultats de l’étude révèlent l’effet de l’ozone réactif sur les propriétés de l’atmosphère de la planète. Il convient de noter que les recherches mettent en évidence l’impact significatif de l’ozone sur la répartition de la température atmosphérique et la configuration des vents. En intégrant l’effet de l’ozone, l’équipe a observé une réduction des différences de température hémisphérique et une augmentation de la température atmosphérique à des altitudes spécifiques, indiquant un équilibre délicat entre la composition chimique de l’atmosphère et la dynamique climatique.
En outre, l’étude révèle un cadre pour comprendre l’influence des espèces photochimiques sur la dynamique climatique des exoplanètes, ouvrant la porte à une compréhension plus approfondie des environnements habitables au-delà de notre système solaire.
« Nous sommes à l’aube d’une nouvelle ère dans l’exploration des exoplanètes », s’enthousiasme Hochman. « À chaque découverte, nous nous rapprochons de la découverte des secrets de mondes lointains et peut-être même de la découverte de signes de vie extraterrestre. »
L’équipe a déclaré que leur étude améliore notre connaissance de Proxima Centauri b et jette les bases de futures recherches sur l’atmosphère des exoplanètes. Les chercheurs ont conclu qu’en élargissant ce cadre pour inclure d’autres exoplanètes potentiellement habitables, les scientifiques visent à révéler une variété de compositions atmosphériques et de systèmes climatiques à travers l’univers, permettant ainsi une meilleure compréhension de la dynamique climatique de la Terre.
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L’étude révèle des changements dans les stocks de carbone et de nutriments du sol dans les terres agricoles des oasis désertiques
Localisation de la zone d’étude et des sites d’échantillonnage des sols. (CK : terre désertique, R30 : terre agricole avec 30 ans de culture, R60 : terre agricole avec 60 ans de culture, R100 : terre agricole avec 100 ans de culture.). crédit: Géoderme (2024). est ce que je: 10.1016/j.geoderma.2024.116893
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Localisation de la zone d’étude et des sites d’échantillonnage des sols. (CK : terre désertique, R30 : terre agricole avec 30 ans de culture, R60 : terre agricole avec 60 ans de culture, R100 : terre agricole avec 100 ans de culture.). crédit: Géoderme (2024). est ce que je: 10.1016/j.geoderma.2024.116893
Les oasis arides du désert constituent une base de production agricole importante dans le nord-ouest de la Chine, et la réhabilitation du désert est la principale raison de son expansion continue. Cependant, les effets à long terme des pratiques agricoles traditionnelles sur les réserves de carbone et de nutriments du sol après la remise en état des terres agricoles des oasis arides restent floues.
Une équipe de recherche de l’Institut d’écologie et des ressources environnementales du Nord-Ouest de l’Académie chinoise des sciences a étudié le stockage du carbone et des nutriments dans les sols des terres agricoles de l’oasis de Changhe avec différents âges de remise en état. Ils ont utilisé une analyse de régression pour découvrir les modèles de changement dans le stockage du carbone et des nutriments au fil des années d’agriculture conventionnelle, et ont analysé les principaux facteurs influençant ces niveaux de stockage à l’aide d’un modèle forestier aléatoire.
L’étude est publiée dans Géoderme.
Les chercheurs ont découvert que les stocks de carbone du sol dans la couche de 0 à 40 cm étaient multipliés par 4,2 après la remise en état du désert, tandis que les stocks d’azote et de phosphore étaient multipliés par 1,2 à 6,5. Cependant, les analyses de régression ont montré une évolution spectaculaire des stocks de carbone et de nutriments au fil des années de culture.
De plus, les stocks de carbone et d’azote dans la couche de sol de 0 à 40 cm et les stocks de phosphore dans la couche arable ont cessé d’augmenter après 60 ans d’agriculture conventionnelle.
Les chercheurs ont également découvert que la stœchiométrie, le pH et la composition mécanique du sol étaient les principaux facteurs affectant les réserves de carbone et de nutriments dans les terres agricoles des oasis.
Cette étude a mis en évidence que même si la qualité des sols s’est considérablement améliorée suite à la remise en état du désert, l’efficacité à long terme de cette amélioration est limitée par les pratiques de gestion traditionnelles.
Par conséquent, le système traditionnel de gestion des terres agricoles des oasis dans les régions arides doit inclure des pratiques de conservation du sol appropriées pour garantir une production durable des sols.
Plus d’information:
Dingke Ma et al., L’agriculture conventionnelle à long terme après la remise en état du désert ne contribue pas à améliorer les stocks de carbone et de nutriments du sol, une étude de cas du nord-ouest de la Chine, Géoderme (2024). est ce que je: 10.1016/j.geoderma.2024.116893
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