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Étude informative montrant comment lire, écrire et effacer la mémoire des distorsions passées dans les mousses et les émulsions utilisées dans les aliments et les produits pharmaceutiques – ScienceDaily

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Certains solides ont une mémoire de la façon dont ils ont été étirés auparavant, ce qui affecte la façon dont ils réagissent à ces types de déformations à l’avenir. Une nouvelle étude en Pennsylvanie donne un aperçu de la formation de mémoire dans les mousses et les émulsifiants courants dans les produits alimentaires et pharmaceutiques et fournit une nouvelle façon d’effacer cette mémoire, ce qui pourrait guider la préparation des matériaux pour une utilisation future.

« Un pli dans un morceau de papier est comme un souvenir de pliage ou d’effondrement », a déclaré Nathan Kim, professeur agrégé de physique à Penn State qui a dirigé l’étude. « Beaucoup d’autres matériaux forment des souvenirs lorsqu’ils sont déformés, chauffés ou refroidis, et vous ne les connaîtrez peut-être pas à moins de poser les bonnes questions. Améliorer notre compréhension de la façon dont nous écrivons, lisons et effaçons les souvenirs offre de nouvelles opportunités de diagnostic et de programmation Nous pouvons apprendre l’histoire d’un matériau en exécutant des tests ou en effaçant une mémoire. le matériau et en en programmant un nouveau pour le préparer à un usage grand public ou industriel.

Les chercheurs ont étudié la mémoire dans une substance appelée solides désordonnés, qui contient des particules souvent disposées de manière irrégulière. Par exemple, la crème glacée est un solide irrégulier constitué d’un mélange de cristaux de glace, de gouttelettes de graisse et de poches d’air mélangés de manière aléatoire. Ceci est en contraste frappant avec les matériaux à « structures cristallines », avec des particules disposées en rangées et colonnes très disposées. Les solides volatils sont courants dans les sciences alimentaires, les produits de consommation et les produits pharmaceutiques et comprennent les mousses telles que la crème glacée et les émulsifiants tels que la mayonnaise.

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« La préparation des matériaux implique souvent de les traiter de manière à modifier la disposition de leurs molécules, bulles ou gouttelettes, et à les transférer d’un état d’énergie plus élevé à un état d’énergie plus bas et plus stable », a déclaré Kim. « Pour certains matériaux comme le verre, cela implique de chauffer soigneusement le matériau afin que ses molécules ne soient pas collantes et puissent s’organiser de manière plus ordonnée. Mais pour certains matériaux, comme la mayonnaise, le chauffage a des effets secondaires destructeurs ou inesthétiques. Ainsi pour matériaux où le chauffage n’est pas une option, nous utilisons un processus appelé recuit mécanique pour déformer physiquement le matériau et le transformer en un état d’énergie plus faible. »

Kim et ses collègues ont précédemment étudié comment le recuit mécanique des solides désordonnés permet au matériau de former une mémoire de cette déformation, influençant la façon dont il réagit à la déformation future. Dans un nouveau document de recherche paru le 5 octobre dans la revue progrès scientifiqueLes chercheurs fournissent une compréhension plus nuancée de la façon dont les souvenirs se forment dans les solides désordonnés et comment les souvenirs existants peuvent être «lus» et même effacés.

« Nous déformons notre matériau par cisaillement, ce qui implique de déplacer un côté du matériau par rapport à l’autre, comme tirer le coin d’un rectangle sur le côté pour qu’il devienne un parallélogramme », a déclaré Kim. « En répétant cette déformation à la même amplitude plusieurs fois, vous pouvez essentiellement enregistrer une mémoire de la déformation, qui influence subtilement la façon dont elle répond à la déformation par d’autres amplitudes à l’avenir. Nous avons illustré les conditions dans lesquelles cette mémoire se forme de manière irrégulière. solides et expliquer comment déterminer l’ampleur de la déformation précédente qui a été enregistrée. »

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Les chercheurs ont également démontré une nouvelle façon d’effacer les souvenirs dans les solides désordonnés.

« Certaines des règles de mémoire de ces matériaux sont très similaires aux règles de mémoire des ferromagnétiques, quelque chose que les physiciens étudient de manière approfondie depuis plus de cent ans », a déclaré Kim. « Les aimants de réfrigérateur portant une magnétisation sont un type de mémoire de champs magnétiques qui a été appliqué en usine. Pour effacer ces mémoires, vous appliquez un champ magnétique puissant et inversez sa direction tout en affaiblissant progressivement le champ. La méthode, que nous appelons la méthode de la boucle, nous appliquons des quantités de déformation de plus en plus petites jusqu’à ce que la déformation soit supprimée.

Effacer la mémoire peut être l’occasion pour les spécialistes des matériaux de commencer principalement à partir d’une table rase, puis de préparer le matériau de la manière la plus utile.

Dans cette étude, les chercheurs ont simulé un solide désordonné en utilisant 25 000 petites particules de plastique trouvées à l’interface eau-huile dans un plat – une configuration développée par le co-auteur Danny Medina, étudiant de premier cycle à la California State Polytechnic, San Luis Obispo, à l’époque. de la recherche. Les particules sont chargées électrostatiquement, se repoussent et peuvent être déformées avec une aiguille se déplaçant le long de l’interface de manière contrôlée. L’équipe a utilisé un microscope pour suivre la disposition des particules dans le matériau.

Les solides turbulents sont plus similaires que différents, et les détails microscopiques de leur composition – qu’il s’agisse de gouttelettes d’huile, de bulles de mousse, de granulés ou de particules – ne semblent pas beaucoup affecter le comportement global », a déclaré Kim. « Cela permet à nos expériences de donner un aperçu du recuit mécanique et de la formation de mémoire dans de nombreux autres matériaux. À l’avenir, nous aimerions étudier les propriétés de mémoire des matériaux dans des solides 3D non uniformes – l’équivalent de la mayonnaise ou de la crème glacée. »

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Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation.

Origine de l’histoire :

Matériaux Introduction de État de Pennsylvanie. Original de Jill McCormick. Remarque : Le contenu peut être modifié en fonction du style et de la longueur.

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

Avez-vous vu le lancement du Starship de SpaceX plus tôt ce mois-ci ? Si cela a aiguisé votre appétit pour des lancements de fusées plus avancés, alors vous avez de la chance car cet été verra trois autres lancements de grande envergure.

Attendez-vous à une rare sortie de la fusée Falcon Heavy de SpaceX, au lancement de la première nouvelle fusée et à une tentative d’envoyer des astronautes plus loin dans l’espace que jamais depuis les missions Apollo de la NASA au début des années 1970.

Voici tout ce que vous devez savoir – et les dates de votre agenda.

Mardi 25 juin : Rare lancement et atterrissage tandem

Mission : SpaceX Falcon Heavy lance le satellite GOES-U de la NOAA.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

La dixième fusée SpaceX Falcon Heavy sera lancée aujourd’hui depuis le Kennedy Space Center en Floride, mettant en orbite un satellite météorologique NASA/NOAA GOES-U. GOES-U est unique en ce sens qu’il dispose d’un coronographe qui image mystérieusement l’atmosphère extérieure la plus chaude du Soleil, aidant ainsi les physiciens solaires à prédire avec plus de précision la météo spatiale.

Falcon Heavy est un lanceur lourd partiellement réutilisable, et le point culminant sera de voir ses deux propulseurs atterrir côte à côte sur deux plateformes côte à côte.

La NASA et SpaceX visent une fenêtre de lancement de deux heures qui s’ouvrira à 17 h 16 HNE le mardi 25 juin, mais gardez un œil sur SpaceX se nourrit de X Pour un timing précis.

Mardi 9 juillet : Une nouvelle fusée puissante décolle pour la première fois dans le ciel

Mission : Lancer pour la première fois la nouvelle fusée géante en Europe.

Où regarder : Agence spatiale européenne site Web ou Chaîne Youtube.

L’Agence spatiale européenne a confirmé le premier lancement de la sonde Ariane 6 depuis le port spatial européen en Guyane française.

Le nouveau lanceur lourd européen remplace Ariane 5 et dispose d’un étage supérieur rallumable, qui lui permettra de lancer plusieurs missions sur différentes orbites en un seul vol.

Vendredi 12 juillet : Polaris Dawn atteint 870 milles au-dessus de la Terre

Mission : SpaceX Falcon 9 lancera un équipage commercial de quatre astronautes privés dans l’espace à bord d’une capsule Dragon.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

Le programme Polaris est un partenariat avec SpaceX qui verra jusqu’à trois missions de vols spatiaux habités pour démontrer de nouvelles technologies. Elle est dirigée par Jared Isaacman, fondateur de Shift4 Payments, parti dans l’espace en tant que commandant de la mission SpaceX Inspiration4 en septembre 2021.

Cette première mission, « Polaris Dawn », verra le vaisseau spatial Dragon avec quatre astronautes (Isaacman, Scott Poteet, Sarah Gillies et Anna Menon) voler à 870 milles au-dessus de la Terre, le niveau le plus élevé depuis les missions Apollo sur la Lune.

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Récupère mes livres Observation des étoiles en 2024, Programme d’observation des étoiles pour débutants Et Quand aura lieu la prochaine éclipse ?

Je vous souhaite un ciel clair et des yeux écarquillés.

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Une source de cristaux liquides de paires de photons

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La conversion ascendante paramétrique spontanée (SPDC), en tant que source de photons intriqués, présente un grand intérêt pour la physique quantique et la technologie quantique, mais jusqu’à présent, elle ne peut être mise en œuvre que dans des matériaux solides. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière (MPL) et de l’Institut Josef Stefan de Ljubljana, en Slovénie, ont démontré pour la première fois la SPDC dans un cristal liquide. Les résultats ont été récemment publiés dans natureouvrent la voie à une nouvelle génération de sources quantiques : efficaces et accordables par champs électriques.

Diviser un photon en deux est l’un des outils les plus utiles en photonique quantique. Il peut créer des paires de photons intriqués, des photons uniques, de la lumière compressée et des états photoniques encore plus complexes, essentiels aux technologies photoniques quantiques. Ce processus est connu sous le nom de conversion abaisseur automatique (SPDC).

Le SPDC est étroitement lié à la symétrie centrale. Il s’agit de la symétrie par rapport à un point – par exemple, un carré est symétrique au centre mais pas un triangle. Essentiellement, en divisant un photon en deux, le SPDC brise la symétrie centrale. Par conséquent, cela n’est possible que dans les cristaux dont la cellule primaire est asymétrique au centre. La SPDC ne peut pas se produire dans les liquides ou les gaz ordinaires, car ces matériaux sont isotropes.

Cependant, des chercheurs ont récemment découvert des cristaux liquides de structure différente, appelés cristaux liquides nématiques ferroélectriques. Bien qu’ils soient fluides, ces matériaux se caractérisent par une forte rupture de symétrie centrale. Leurs molécules sont allongées, asymétriques et surtout, elles peuvent être réorientées par un champ électrique externe. La réorientation des molécules modifie la polarisation des paires de photons générées, ainsi que le taux de génération. Avec un conditionnement approprié, un échantillon de ces matériaux peut constituer un dispositif extrêmement utile car ils produisent efficacement des paires de photons, peuvent être facilement réglés à l’aide d’un champ électrique et peuvent être intégrés dans des dispositifs plus complexes.

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À l’aide d’échantillons préparés à l’Institut Josef Stefan (Ljubljana, Slovénie) à partir de cristaux liquides nématiques ferroélectriques fabriqués par Merck Electronics KGaA, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière ont appliqué pour la première fois la SPDC à un cristal liquide. . L’efficacité de génération de photons intriqués est aussi élevée que celle des meilleurs cristaux non linéaires, tels que le niobate de lithium, d’épaisseur similaire. En appliquant un champ électrique de quelques volts seulement, ils ont pu activer et désactiver la génération de paires de photons, ainsi que modifier les propriétés de polarisation de ces paires. Cette découverte marque le début d’une nouvelle génération de sources lumineuses quantiques : flexibles, accordables et efficaces.

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

Illustration de la conception expérimentale générale du CREME exoMIP (Tsigaridis et al. en préparation), comme exemple de la façon dont l’exoMIP peut être structuré pour permettre une large participation communautaire. — Ph.EP astronomique

Alors que le télescope spatial James Webb commence à renvoyer des observations, il est plus important que jamais que les modèles climatiques exoplanétaires soient capables de prédire de manière cohérente et correcte l’observabilité des exoplanètes, de récupérer leurs données et d’interpréter les environnements planétaires à partir de ces données.

Les comparaisons entre modèles jouent un rôle crucial dans ce contexte, surtout à l’heure où peu de données sont disponibles pour valider les prédictions des modèles. Le groupe de travail CUISINES du Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) de la NASA soutient une approche systématique pour évaluer les performances des modèles d’exoplanètes et fournit ici un cadre pour mener des projets d’intercomparaison de modèles d’exoplanètes organisés par la communauté (exoMIP).

Le cadre CUISINES adapte spécifiquement les pratiques de la communauté climatique terrestre pour répondre aux besoins des chercheurs exoplanétaires, y compris une gamme de types de modèles, de cibles planétaires et d’études spatiales paramétriques. Son objectif est d’aider les chercheurs à travailler collectivement, équitablement et ouvertement pour atteindre des objectifs communs.

Le cadre CUISINES repose sur cinq principes : 1) Définir à l’avance la ou les questions de recherche que exoMIP vise à aborder. 2) Créer une conception pilote qui maximise la participation de la communauté et en faire la publicité largement. 3) Planifiez un calendrier de projet qui permet à tous les membres d’exoMIP de participer pleinement. 4) Créer des produits de données à partir des résultats du modèle pour une comparaison directe avec les observations. 5) Créez un plan de gestion des données applicable aujourd’hui et évolutif à l’avenir.

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Au cours des premières années de son existence, CUISINES fournit déjà un soutien logistique à 10 exoMIP et continuera à organiser des ateliers annuels pour approfondir les commentaires de la communauté et présenter de nouvelles idées d’exoMIP.

Linda E. Sohl, Thomas J. Fuchez, Sean Domagal-Goldman, Duncan A. Christie, Russell Detrick, Jacob Haque-Misra, C.E. Harman, Nicholas Iero, Nathan J. Mayne, Costas Tsigarides, Geronimo L. Villanueva, Ambre V. Jeune, Guillaume Chaverot

Commentaires : 14 pages, deux numéros
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP) ; Instruments et méthodes astrophysiques (astro-ph.IM)
Citer comme : arXiv:2406.09275 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2406.09275v1 [astro-ph.EP] pour cette version)
Date de soumission
Qui : Linda Suhl
[v1] Jeudi 13 juin 2024, 16:14:22 UTC (903 Ko)
https://arxiv.org/abs/2406.09275
Astrobiologie

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