science
Les scientifiques piègent les atomes de krypton dans des nanotubes de carbone pour former un gaz unidimensionnel
Les scientifiques piègent les atomes de krypton dans des nanotubes de carbone, formant un gaz unidimensionnel et fournissant de nouvelles informations sur le comportement atomique et les forces moléculaires.
Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à piéger des atomes de krypton (Kr), un gaz rare, à l'intérieur d'un nanotube de carbone pour former un gaz unidimensionnel.
Des scientifiques de Université de NottinghamL'école de chimie de l'UCLA a utilisé des techniques avancées de microscopie électronique à transmission (TEM) pour capturer le moment où les atomes de Kr s'agglutinent, un par un, à l'intérieur d'un récipient en forme de « nano-tube à essai » d'un diamètre un demi-million de fois plus petit que la largeur d'un cheveu humain. . . La recherche a été publiée dans Journal de l'American Chemical Society.
Les scientifiques étudient le comportement des atomes depuis qu’ils supposent qu’ils constituent les unités de base de l’univers. Le mouvement des atomes a un impact significatif sur des phénomènes fondamentaux tels que la température, la pression, l’écoulement des fluides et les réactions chimiques. Les méthodes de spectroscopie traditionnelles peuvent analyser le mouvement de grands groupes d'atomes, puis utiliser les données moyennées pour expliquer les phénomènes au niveau atomique. Cependant, ces méthodes ne montrent pas ce que font les atomes individuels à un moment précis.
Innovations en imagerie atomique
Le défi auquel les chercheurs sont confrontés lors de l’imagerie des atomes est qu’ils sont très petits, entre 0,1 et 0,4 nanomètres, et qu’ils peuvent se déplacer à des vitesses très élevées d’environ 400 m/s en phase gazeuse, à la vitesse de l’échelle du son. Cela rend très difficile l’imagerie directe des atomes en action, et la création de représentations visuelles continues des atomes en temps réel reste l’un des défis scientifiques les plus importants.
Le professeur Andrei Klopistov, de l’École de chimie de l’Université de Nottingham, a déclaré : « Les nanotubes de carbone nous permettent de piéger les atomes, de les placer avec précision et de les étudier en un seul endroit. »atome Niveau en temps réel. Par exemple, nous avons réussi à piéger les atomes de krypton (Kr) du gaz rare dans cette étude. Le Kr ayant un numéro atomique élevé, il est plus facile à observer en TEM que les éléments plus légers. Cela nous a permis de suivre les positions des atomes de Kr sous forme de points mobiles.
Atomes de Kr uniques piégés dans des cages de fullerène C60 à l'intérieur d'un nanotube. Crédit : Université de Nottingham
Le professeur Ute Kaiser, ancien chef du groupe de microscopie électronique pour la science des matériaux et professeur principal à l'université d'Ulm, a ajouté : « Nous avons utilisé notre SALVE TEM de pointe, qui corrige les aberrations chromatiques et sphériques, pour observer le processus des atomes de krypton. se réunir pour former Kr2 Paires. Ces paires sont maintenues ensemble par l’interaction de Van der Waals, une force mystérieuse qui régit le monde des molécules et des atomes. Il s’agit d’une innovation passionnante, car elle nous permet de voir la distance de Van der Waals entre deux atomes dans l’espace réel. Il s’agit d’un développement important dans le domaine de la chimie et de la physique et peut nous aider à mieux comprendre le fonctionnement des atomes et des molécules.
Les chercheurs ont utilisé des fullerènes Buckminster, des molécules en forme de ballon de football composées de 60 atomes de carbone, pour transférer des atomes de Kr individuels dans des nanotubes. La fusion de molécules de buckminsterfullerène pour former des nanotubes de carbone imbriqués a contribué à améliorer la précision des expériences. « Les atomes de krypton peuvent être libérés des cavités fullerènes en incorporant des cages à carbone », explique Ian Cardillo Zalo, doctorant à l'Université de Nottingham, responsable de la préparation et de l'analyse de ces matériaux. Ceci peut être réalisé en chauffant à 1200 degréssC ou irradiation avec un faisceau d'électrons. La liaison inter-évaluateurs entre les atomes de Kr et son comportement dynamique semblable à celui d'un gaz peuvent être étudiés dans une seule expérience TEM.
Gaz unidimensionnel et recherche future
Le groupe a pu observer directement les atomes de Kr émergeant des cages de fullerène pour former un gaz unidimensionnel. Une fois libérés de leurs molécules porteuses, les atomes de Kr ne peuvent se déplacer que dans une seule dimension le long du canal des nanotubes en raison de l’espace extrêmement étroit. Les atomes dans une rangée d'atomes de Kr liés ne peuvent pas se croiser et sont obligés de ralentir, comme des véhicules dans un embouteillage. L’équipe a capturé l’étape cruciale où les atomes de Kr isolés se transforment en un gaz unidimensionnel, provoquant la disparition de l’anisotropie d’un seul atome dans le TEM. Cependant, les techniques complémentaires de TEM à balayage (STEM) et de spectroscopie de perte d'énergie électronique (EELS) ont permis de suivre le mouvement des atomes au sein de chaque nanotube en cartographiant leurs signatures chimiques.
« En focalisant le faisceau d'électrons sur un diamètre beaucoup plus petit que la taille atomique, nous sommes capables de parcourir le nanotube et d'enregistrer les spectres des atomes individuels piégés à l'intérieur », a déclaré le professeur Quentin Ramasi, directeur de SuperSTEM, un centre de recherche national de l'EPSRC. . Même si ces atomes bougent. Cela nous donne une carte spectrale du gaz unidimensionnel, confirmant que les atomes sont délocalisés et remplissent tout l’espace disponible, comme le fait un gaz normal.
Le professeur Paul Brown, directeur du Centre de recherche sur les nano-ondes et les micro-ondes (nmRC) de l'Université de Nottingham, a déclaré : « À notre connaissance, c'est la première fois que des chaînes d'atomes de gaz nobles sont directement visualisées, créant ainsi un gaz unidimensionnel. Ces systèmes atomiques fortement interconnectés ont des propriétés extraordinaires de conduction et de diffusion de la chaleur. La microscopie électronique à transmission a joué un rôle crucial dans la compréhension de la dynamique des atomes en temps réel et dans l'espace direct.
L’équipe prévoit d’utiliser la microscopie électronique pour imager les transitions de phase et les réactions chimiques à température contrôlée dans des systèmes unidimensionnels, afin de percer les secrets de ces états inhabituels de la matière.
Référence : « Imagerie atomique résolue dans le temps des dimères, des chaînes et de la transition vers un gaz unidimensionnel » par Ian Cardillo-Zallo, Johannes Biskupic, Sally Bloodworth et Elizabeth S. Marsden, Michael W. Fay et Quentin M. Ramas. , Graham A. Rance, Craig T. Stubilo, William J. Cole, Benjamin L. Ware, Richard J. Whitby, Uti Kaiser, Paul D. Brown et André N. Khlobestov, le 22 janvier 2024, ACS Nano.
est ce que je: 10.1021/acsnano.3c07853
science
Le chef de l’Agence spatiale américaine veut parler avec la Chine des débris spatiaux
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
science
La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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