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Des vortex électroniques ont été découverts dans le graphène

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Des vortex électroniques ont été découverts dans le graphène

Des chercheurs de l’ETH Zurich ont montré pour la première fois comment les électrons forment des tourbillons dans un matériau à température ambiante. Leur expérience a utilisé un microscope à détection quantique à extrêmement haute résolution.

Lorsqu’un conducteur électrique ordinaire – tel qu’un fil métallique – est connecté à une batterie, les électrons du conducteur sont accélérés par le champ électrique généré par la batterie. Lorsqu’ils se déplacent, les électrons entrent fréquemment en collision avec des atomes d’impuretés ou des lacunes dans le réseau cristallin du fil, convertissant une partie de leur énergie cinétique en vibrations du réseau. L’énergie perdue au cours de ce processus se transforme en chaleur qui peut être ressentie, par exemple, en touchant une ampoule à incandescence.

Alors que les collisions avec les impuretés du réseau se produisent fréquemment, les collisions entre électrons sont beaucoup plus rares. Cependant, la situation change lorsque le graphène, une seule couche d’atomes de carbone disposés dans un réseau en nid d’abeilles, est utilisé à la place d’un fil de fer ou de cuivre ordinaire. Dans le graphène, les collisions d’impuretés sont rares et les collisions entre électrons jouent le rôle principal. Dans ce cas, les électrons se comportent comme un fluide visqueux. Par conséquent, des phénomènes d’écoulement bien connus, tels que des tourbillons, devraient se produire dans la couche de graphène.

Microscope à détection quantique haute sensibilité

Les vortex se sont formés en petits disques circulaires, que Degen et ses collègues ont attachés pendant le processus de fabrication à un ruban de graphène conducteur d’à peine un micromètre de large. Les disques avaient différents diamètres allant de 1,2 à 3 µm. Les calculs théoriques indiquent que des vortex électroniques devraient se former dans les disques plus petits, mais pas dans les disques plus grands.

Pour rendre les vortex visibles, les chercheurs ont mesuré de petits champs magnétiques produits par les électrons circulant dans le graphène. À cette fin, ils ont utilisé un capteur de champ magnétique quantique constitué d’un centre dit de lacune d’azote (NV) intégré dans la pointe d’une aiguille en diamant. Étant un défaut atomique, le centre NV se comporte comme un objet quantique dont les niveaux d’énergie dépendent d’un champ magnétique externe. À l’aide de faisceaux laser et d’impulsions micro-ondes, les états quantiques du centre peuvent être préparés de manière à être le plus sensible possible aux champs magnétiques. En lisant les états quantiques avec un laser, les chercheurs ont pu déterminer très précisément l’intensité de ces champs.

« Grâce aux petites dimensions de l’aiguille en diamant et à la faible distance de la couche de graphène – environ 70 nanomètres seulement – ​​nous avons pu rendre visibles les courants électroniques avec une résolution inférieure à une centaine de nanomètres », explique Marius Palm, ancien chercheur. scientifique. Doctorant chez Degen Group. Cette résolution est suffisante pour voir les tourbillons.

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Sens d’écoulement inversé

Dans leurs mesures, les chercheurs ont remarqué un signe distinctif des tourbillons attendus dans les disques plus petits : une inversion de la direction du flux. Alors que dans le transport normal (diffus) des électrons, les électrons dans la bande et le disque circulent dans la même direction, dans le cas d’un vortex, le sens du flux à l’intérieur du disque est inversé. Comme le prédisaient les calculs, aucun tourbillon n’a pu être observé dans les disques les plus grands.

« Grâce à notre capteur très sensible et à notre haute résolution spatiale, nous n’avons même pas eu besoin de refroidir le graphène et avons pu réaliser des expériences à température ambiante », explique Palm. De plus, lui et ses collègues ont découvert non seulement des vortex électroniques, mais également des vortex formés par des porteurs de trous. En appliquant une tension sous le graphène, ils ont modifié le nombre d’électrons libres de telle manière que le flux de courant n’était plus transporté par les électrons, mais par les électrons manquants, également appelés trous. Ce n’est qu’au point de neutralité de charge, où se trouve une petite concentration équilibrée d’électrons et de trous, que les vortex ont complètement disparu.

« À l’heure actuelle, la détection des vortex électroniques constitue une recherche fondamentale, et de nombreuses questions restent encore en suspens », explique Palm. Par exemple, les chercheurs doivent encore savoir comment les collisions d’électrons avec les limites du graphène affectent le modèle d’écoulement et quels effets se produisent dans les structures plus petites. La nouvelle méthode de détection utilisée par les chercheurs de l’ETH permet également d’examiner de plus près de nombreux autres effets exotiques de transfert d’électrons dans des structures microscopiques – des phénomènes qui se produisent à des échelles de longueur allant de plusieurs dizaines de nanomètres à quelques micromètres.

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SpaceX prévoit de lancer le quatrième test en vol du Starship en juin

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SpaceX prévoit de lancer le quatrième test en vol du Starship en juin

Reuters

Le prototype de fusée Starship de SpaceX est photographié sur la zone de lancement de fusée à Brownsville, Texas, États-Unis, le 12 mai 2024.

SpaceX prévoit d’effectuer le quatrième test en vol de sa fusée géante Starship le 5 juin, en attendant l’approbation réglementaire, selon la société.

SpaceX a effectué le troisième test en vol du véhicule Starship en mars, mais la société a perdu le contact avec le véhicule avant qu’il n’atteigne son site d’atterrissage prévu dans l’océan Indien.

SpaceX a déclaré que le troisième test en vol avait fait d’énormes progrès vers un avenir de fusées rapidement réutilisables et fiables. Le test a permis de réaliser plusieurs premières passionnantes, notamment le premier retour d’un vaisseau spatial depuis l’espace, la première ouverture et fermeture de la porte de charge utile d’un vaisseau spatial dans l’espace et une démonstration réussie de transfert de propulseur.

SpaceX a déclaré que le quatrième test en vol se concentrerait sur la mise en orbite afin de démontrer la capacité de retourner et de réutiliser le Starship et le Super Heavy. Les principaux objectifs seront d’effectuer une descente et un atterrissage en douceur dans le golfe du Mexique à l’aide d’un propulseur très lourd, et de parvenir à une entrée contrôlée du vaisseau spatial.

Le vol 4 suivra un parcours similaire à celui du test en vol précédent, le vaisseau spatial visant un atterrissage dans l’océan Indien.

Le vaisseau spatial Starship et la fusée Super Heavy de SpaceX, collectivement appelés Starship, sont un système de transport entièrement réutilisable conçu pour transporter l’équipage et les marchandises vers l’orbite terrestre, la Lune, Mars et au-delà.

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L’équipage de la 18e sortie dans l’espace de Shenzhou

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L’équipage de la 18e sortie dans l’espace de Shenzhou

Ye Guangfu (au centre), Li Cong (à droite) et Li Guangsu, membres de l’équipage de la mission Shenzhou XVIII, rencontrent les médias lors d’une conférence de presse au Centre de lancement de satellites de Jiuquan, le 24 avril 2024. [Photo by Wang Jiangbo/For China Daily]

Le 18e membre de l’équipage de Shenzhou à bord de la station spatiale chinoise mènera ses premières activités extravéhiculaires dans les prochains jours, a annoncé lundi l’Agence chinoise des missions spatiales habitées.

Les astronautes, qui ont passé 32 jours à bord de la station spatiale, ont effectué une rotation avec le 17e équipage de Shenzhou, ont assuré la maintenance et l’entretien de la plate-forme de la station spatiale, ont assuré la maintenance du système de survie et de santé et ont effectué des inspections et des inspections. Tests de combinaisons d’activités extravéhiculaires, pour les préparer aux sorties dans l’espace.

Ils ont également participé à des exercices de pression d’urgence à l’échelle du système, à des exercices de sauvetage médical et à d’autres programmes de formation en orbite.

L’agence a déclaré qu’elle s’était lancée dans une série d’expériences scientifiques spatiales et avait achevé la deuxième installation d’un dispositif expérimental d’exposition aux matériaux à l’extérieur du module spatial.

Elle a ajouté que le 18e équipage de Shenzhou était en bonne santé et que la station spatiale fonctionnait sans problème, offrant de bonnes conditions pour les activités extravéhiculaires.

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Expédition dans la tranchée d’Atacama : penser à Encelade et à Europe

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Expédition dans la tranchée d’Atacama : penser à Encelade et à Europe

Éponge des grands fonds – Schmidt Ocean Institute

L’Atacama, au nord du Chili, est le désert le plus ancien et le plus sec de la planète. Alors que l’activité tectonique a remodelé la forme et la disposition des terres émergées au cours des 150 derniers millions d’années, le désert d’Atacama est resté essentiellement à la même latitude. À l’extérieur, là où le désert rencontre la mer, le plateau continental d’Atacama est également resté relativement inchangé.

Lorsque les scientifiques ont commencé à étudier les micro-organismes vivant sur la côte d’Atacama, ils ont découvert plusieurs espèces anciennes, ce qui les a amenés à se demander si d’autres espèces, tout aussi anciennes, avaient été signalées dans la région. Les enquêtes sur ce que les pêcheurs locaux ont capturé dans leurs filets et les résultats des expéditions de recherche précédentes ont révélé des espèces d’invertébrés, telles que les brachiopodes, communément appelés fossiles vivants.

Le Dr Armando Azua Bustos du Centre d’astrobiologie (CAB), CSIC-INTA, en Espagne, et son équipe émettent l’hypothèse que le statut immuable de la région d’Atacama crée la possibilité d’écosystèmes entiers composés d’organismes fossiles vivants. À l’aide des capteurs du R/V Falkor (également) et d’instruments avancés comme le ROV SuBastian, l’équipe scientifique révélera si la zone contient des exemples d’autres espèces dont l’apparence est restée relativement inchangée depuis leur apparition dans les archives fossiles.

S’ils parviennent à trouver des écosystèmes similaires à ceux qui existaient il y a 150 millions d’années, ils pourraient obtenir des informations sur l’évolution de la vie sur Terre et, peut-être, des informations sur les écosystèmes potentiels des grands fonds marins qui pourraient exister sous la surface des lunes glacées Encelade et Europe.

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Comprendre les origines et l’évolution de la vie sur Terre suggère les conditions dans lesquelles la vie pourrait exister sur d’autres planètes et sur leurs lunes. Bien que nous n’ayons pas encore trouvé de preuves de vie sur d’autres planètes de notre système solaire, les scientifiques pensent que la vie pourrait être trouvée dans les océans sous la surface de lunes glacées comme Encelade et Europe. En recherchant des espèces anciennes dans la fosse d’Atacama, l’équipe étudiera des conditions similaires à celles trouvées sous la surface d’Europe et d’Encelade, suggérant quels types de biosignatures pourraient nous aider dans la recherche de la vie sur ces lunes glacées.

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Astrobiologie

Membre de l’Explorers Club, ancien directeur de charge utile/astrobiologiste de la Station spatiale américaine, exo-équipes, journaliste, Violator Climber, synesthète, mélange Na’Vi-Jedi-Freman-Bouddhiste, ASL, vétéran de l’île Devon et du camp de base de l’Everest, (il/Il ) 🖖🏻

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