Connect with us

science

Des chercheurs apprennent à concevoir la croissance de matériaux cristallins composés de pépites d’or de la taille d’un nanomètre – Eurasia Review

Published

on

Des chercheurs apprennent à concevoir la croissance de matériaux cristallins composés de pépites d’or de la taille d’un nanomètre – Eurasia Review

Un solide régulier est constitué d’atomes organisés en un réseau cristallin. Les propriétés chimiques des atomes et leur symétrie de réseau déterminent les propriétés d’un matériau, par exemple s’il s’agit d’un métal, d’un semi-conducteur ou d’un isolant électrique.

La symétrie du réseau peut changer en raison des conditions ambiantes telles que la température ou la haute pression, ce qui peut induire des transformations structurelles et convertir même un isolant électrique en un conducteur électrique, c’est-à-dire un métal.

Des entités identiques plus grandes telles que des nanoparticules ou des nanoclusters métalliques atomiquement fins peuvent également être disposées dans un réseau cristallin, formant ce que l’on appelle des métamatériaux. Cependant, les informations sur la manière de concevoir la croissance de ces matériaux à partir de leurs éléments constitutifs sont rares, car la croissance cristalline est un processus d’auto-assemblage typique.

Aujourd’hui, les premières informations sur la croissance géométrique des cristaux par des nanoclusters métalliques de précision atomique ont été obtenues dans une étude menée par des chercheurs à Singapour, en Arabie saoudite et en Finlande. Ils ont synthétisé des amas métalliques constitués de seulement 25 atomes d’or, d’un nanomètre de diamètre.

Ces grappes sont solubles dans l’eau en raison des particules de liaison qui protègent l’or. Ce matériau en grappe est connu pour s’auto-assembler en monocristaux compacts bien définis lors de l’évaporation d’un solvant aqueux.

Cependant, le chercheur a trouvé un nouveau concept de régulation de la croissance cristalline en ajoutant des ions moléculaires de tétraalkylammonium dans le solvant. Ces ions affectent la chimie de surface des amas d’or, et il a été observé que leur taille et leur concentration influencent la taille, la forme et la morphologie des cristaux formés. Remarquablement, des images de microscopie électronique à haute résolution de certains cristaux ont révélé qu’ils sont constitués de chaînes polymères de groupes avec des liaisons entre les molécules de quatre atomes d’or (voir figure). La chimie de surface démontrée ouvre désormais de nouvelles voies pour l’ingénierie des métamatériaux métalliques à base de masse afin d’étudier leurs propriétés électroniques et optiques.

READ  Une éruption intense sur de jeunes étoiles semblables au Soleil suggère un environnement brutal pour le développement exoplanétaire

Les matériaux de cluster ont été synthétisés à l’Université nationale de Singapour, la microscopie électronique a été réalisée à l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah en Arabie saoudite et la modélisation théorique a été réalisée à l’Université de Jyväskylä, en Finlande.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

science

Un chercheur développe une méthode pour convertir la chaleur en énergie pour les engins spatiaux

Published

on

Un chercheur développe une méthode pour convertir la chaleur en énergie pour les engins spatiaux

La source d’énergie développée par Yi Cheng, professeur à la Northeastern University, utilisera la chaleur perdue générée par les équipements spatiaux et la lumière du soleil qui n’atteint pas la Terre.

Le tir à la tête de Ye Cheng.
Yi Cheng, professeur adjoint de génie mécanique et industriel, mène des recherches sur le toit de Snell Engineering le 7 juin 2021. Photo : Robbie Wallau/Northeastern University

Un chercheur de la Northeastern University développe un dispositif qui capte la chaleur perdue des équipements spatiaux et la lumière solaire réfléchie et la transforme en source d’énergie pour les vaisseaux spatiaux et les rovers martiens de l’US Air Force.

« Même si cela ne peut fournir que 10 à 15 % d’énergie de secours pour l’électronique, nous pouvons prolonger la durée de vie de l’électronique et du vaisseau spatial », dit-il. Yi Chengprofesseur agrégé de génie mécanique et industriel et directeur du Nanoscale Energy Laboratory de Northeastern.

Cheng travaillera sur le dispositif thermique en collaboration avec Faraday Technology, une société basée dans l’Ohio spécialisée dans le développement de technologies d’ingénierie électrochimique appliquée pour le gouvernement américain et les clients commerciaux.

« Notre objectif est de concevoir un absorbeur et un émetteur thermique hautes performances capables d’absorber, de convertir et d’émettre de l’énergie à la longueur d’onde souhaitée », explique Cheng.

Il affirme que cette technologie serait adaptée aux voyages spatiaux à court et à long terme, notamment à une utilisation sur la Lune, sur Mars ou même sur des satellites lancés depuis notre galaxie.

Au cours des dernières années, Cheng a développé des matériaux pour la récupération et le stockage de l’énergie, les déchets d’énergie et les nanomatériaux.

READ  Un scientifique suggère de faire pousser une forêt à l'intérieur d'une bulle sur Mars

Il affirme que la principale source d’énergie dans l’espace est généralement le soleil, avec des panneaux solaires haute performance convertissant la lumière du soleil en énergie pour alimenter les équipements spatiaux.

La source d’énergie développée par Cheng utilisera la chaleur perdue générée par les équipements spatiaux et dissipée dans l’espace, ainsi que la lumière du soleil qui n’atteint pas la Terre et est réfléchie par l’atmosphère.

Cheng affirme que les engins spatiaux et les équipements spatiaux doivent fonctionner dans des conditions extrêmes : des températures extrêmement basses (généralement moins 554 degrés Celsius ou moins 270 degrés Celsius) et un vide quasi total. De plus, la conduite d’engins spatiaux nécessite des ressources énergétiques.

« Nous ne pouvons pas simplement libérer un autre réservoir d’oxygène [for example] « Pour voyager, explique Cheng.

Les appareils électroniques fonctionnant sur des vaisseaux spatiaux ou sur des surfaces à haute température produiront un rayonnement thermique, ou lumière infrarouge, invisible à l’œil nu mais pouvant être détecté comme une sensation de chaleur sur la peau, explique Cheng. Cette chaleur se dissipera dans l’espace et sera perdue.

La chaleur résiduelle existe presque partout, y compris sur Terre, explique Cheng. Par exemple, un moteur chaud ou un four chauffé à haute température dissipe également une partie de cette chaleur.

Cheng affirme que la récupération de cette énergie a été étudiée au cours des dernières décennies et que son équipe appliquera des techniques récemment développées dans la conception de son système thermique.

Premièrement, les chercheurs testeront différents matériaux et surfaces artificiels – respectivement appelés métamatériaux et métasurfaces – afin d’utiliser l’absorbeur de chaleur proposé. Les métamatériaux ont certaines propriétés que l’on ne remarque pas dans les matériaux naturels. Ils n’existent pas naturellement sur Terre, ils doivent donc être fabriqués à l’échelle nanométrique en laboratoire, explique Cheng.

READ  Pourquoi les astronomes découvrent une étoile mangeuse de planète est une mauvaise nouvelle pour la Terre

Selon Cheng, le problème avec les matériaux courants est qu’ils n’ont pas de propriétés d’absorption ou d’émission élevées aux longueurs d’onde requises pour l’énergie infrarouge. Cheng dit que la longueur d’onde de la lumière infrarouge se situe entre 1,5 et 2,5 micromètres, ce qui est environ 12 à 24 fois inférieur au diamètre d’un cheveu humain.

«Cela nécessite donc un travail théorique et expérimental de la part de notre groupe», dit-il. « En fait, mes intérêts de recherche se concentrent sur le réglage actif et dynamique des propriétés thermiques, rayonnantes et optiques. [of materials] ». »

« Nous devons également équilibrer le poids et le coût », explique Cheng. « Nous devons équilibrer beaucoup de choses. Ainsi, étant donné le choix limité de matériaux utilisés dans l’espace, cela nous a amené à réfléchir à l’utilisation de la nanotechnologie pour concevoir des matériaux fonctionnels en tant que dispositif thermique. »

Il affirme que même si la nanotechnologie, ou les nanomatériaux, coûte cher, elle fonctionne très bien. Sans nanotechnologie, il est impossible d’absorber des longueurs d’onde spécifiques dans des conditions extrêmes.

Cheng affirme que les scientifiques utilisent des matériaux résistants à la chaleur pour fabriquer des nanomatériaux, qui sont stables, ont un point de fusion élevé dépassant 2 700 degrés (ou 1 500 degrés Celsius) et une longue durée de vie.

Un bon candidat est le tungstène, un métal rare avec les points de fusion et d’ébullition les plus élevés parmi les éléments connus sur Terre, explique Cheng. Cheng ne s’appuie pas uniquement sur ce matériau, mais lorsqu’il est combiné avec d’autres matériaux, il peut être utile dans les conditions difficiles de l’espace.

READ  Une éruption intense sur de jeunes étoiles semblables au Soleil suggère un environnement brutal pour le développement exoplanétaire

Cheng passe cet été en tant que membre du corps professoral de la NASA au Glenn Research Center de Cleveland. Il mène des recherches sur la gestion de la chaleur pour la campagne Artemis qui vise à ramener les Américains sur la Lune en préparation de la première mission habitée vers Mars.

« J’espère vraiment que ce que je fais pour l’Air Force et la NASA contribuera en fait aux futurs projets de voyages spatiaux plus longs », a déclaré Cheng.

les sciences et la technologie

Histoires modernes

Actualités, découvertes et analyses du monde entier

Continue Reading

science

Regardez la lune recouvrir l’étoile géante bleue Spica le 13 juillet

Published

on

Regardez la lune recouvrir l’étoile géante bleue Spica le 13 juillet

L’un des événements les plus intéressants de l’astronomie optique, et certainement le plus rapide, se produit lorsque la Lune éclipse une étoile. Le bord de la lune se rapproche, semble appuyer dessus pendant plusieurs secondes, puis l’étoile disparaît soudainement ! Il réapparaît à la même vitesse sur la face cachée de la Lune jusqu’à une heure ou plus plus tard.

Le samedi 13 juillet, toute personne disposant d’un télescope et d’un ciel dégagé devrait se concentrer sur la lune de ce soir-là, juste après son premier quartier (éclairée à 52 %). À ce moment-là, la Lune passera devant l’étoile de première magnitude Cygnus Spongiosa vue d’Amérique du Nord.

Continue Reading

science

enfin! Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

Published

on

enfin!  Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

Sortir de la Station spatiale internationale (ISS) est déjà un véritable défi sans avoir à se soucier des appels de la nature à mi-chemin d’une sortie dans l’espace. Aujourd’hui, les scientifiques affirment avoir mis au point une nouvelle façon de capturer l’urine des astronautes et de la recycler en eau potable en quelques secondes. minutes.

Pendant des années, lors de sorties dans l’espace autour de la Station spatiale internationale, les astronautes se soulageaient en utilisant des couches jetables à l’intérieur de leurs combinaisons spatiales, connues sous le nom de Des vêtements avec une absorption maximale (MAG). Ces vêtements, conçus pour la première fois en Début des années 1980Il collecte et stocke l’urine, permettant ainsi aux astronautes de « partir » en mouvement. Mais comme les sorties dans l’espace peuvent parfois prendre jusqu’à huit heures, les appareils MAG peuvent mettre les astronautes physiquement mal à l’aise. Risque d’irritation et d’infection cutanée.

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023