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Holly Metalins ! De nouveaux métaux focalisent la lumière avec des trous extrêmement profonds

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Holly Metalins !  De nouveaux métaux focalisent la lumière avec des trous extrêmement profonds

Représentation artistique du houx en métal. Crédit : Capasso Lab / Harvard SEAS

Les surfaces de surface sont des nanostructures qui interagissent avec la lumière. Aujourd’hui, la plupart des métasurfaces utilisent des nanopiliers monolithiques pour focaliser, façonner et contrôler la lumière. Plus la longueur des nanoparticules est longue, plus la lumière met de temps à traverser la nanostructure, ce qui donne à la métasurface un contrôle plus diversifié sur chaque couleur de la lumière. Mais les poteaux trop longs ont tendance à tomber ou à se coller les uns aux autres. Et si, au lieu de construire de hautes structures, vous alliez dans l’autre sens ?


Dans un article récent, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont développé une surface perçante qui utilise des trous très profonds et très étroits, plutôt que des tiges très longues, pour se concentrer une lumière dans un endroit.

La recherche a été publiée dans nano-messages.

le nouveau métasurface Il utilise plus de 12 millions de trous en forme d’aiguilles percés dans une membrane en silicone d’un diamètre de 5 micromètres, soit environ 1/20 de l’épaisseur d’un cheveu. Ces trous longs et fins ne mesurent que quelques centaines de nanomètres de diamètre, ce qui dimensions équilibrées– Rapport d’aspect – environ 30:1.

C’est la première fois que des trous d’épingle avec un rapport d’aspect élevé sont utilisés en méta-optique.

« Cette approche pourrait être utilisée pour créer de grandes lentilles photochromiques métalliques qui concentrent différentes couleurs de lumière sur le même point focal, ouvrant la voie à une génération d’optiques à écran plat avec un rapport hauteur/largeur élevé, y compris des lentilles achromatiques chromatiques à large bande », Federico Capasso a déclaré. , Robert L. Wallace professeur de physique appliquée et chercheur Fenton Hayes en génie électrique à SEAS et auteur principal de l’article.

Holly Metalins !

Image au microscope électronique à balayage (à gauche) des trous sur le premier côté des trous métalliques et (à droite) image SEM des trous sur le deuxième côté du métal. Crédit : Capasso Lab / Harvard SEAS

Daniel Lim a dit, A diplômé à SEAS et co-premier auteur de l’article. « La plate-forme perforée augmente le rapport hauteur/largeur accessible des nanostructures photoniques sans sacrifier la résistance mécanique. »

Tout comme avec les nanopiliers, dont la taille varie pour focaliser la lumière, des trous d’épingle métalliques de différentes tailles sont positionnés précisément sur le diamètre de la lentille de 2 mm. La différence de taille du trou fait que la lumière se courbe vers le foyer de la lentille.

« Les métasurfaces Holey ajoutent une nouvelle dimension à la conception des lentilles en contrôlant le piégeage et la diffusion de la lumière sur un large espace de paramètres et en permettant de nouvelles fonctionnalités », a déclaré Marina Meritska, boursière postdoctorale SEAS et co-premier auteur du document de recherche. « Les trous peuvent être remplis de matériaux optiques non linéaires, ce qui conduira à une génération de longueurs d’onde multiples et à un traitement de la lumière, ou avec des cristaux liquides pour modifier efficacement les propriétés de la lumière. »

Les lentilles métalliques ont été fabriquées à l’aide de procédés de fabrication traditionnels de semi-conducteurs et de matériaux standard, permettant leur fabrication à grande échelle à l’avenir.

Le Harvard Technology Development Office a protégé la propriété intellectuelle liée à ce projet et explore les possibilités de commercialisation.


Les surfaces de surface contrôlent la lumière polarisée comme vous le souhaitez


Plus d’information:
Bientôt Wei Daniel Lim et al, High aspect ratio opposé design Holey Metalens, nano-messages (2021). DOI : 10.1021 / acs.nanolett.1c02612

la citation: Holly Metalins ! Nouveaux minéraux focalisant la lumière avec des trous profonds (2021, 13 octobre) Récupéré le 13 octobre 2021 de https://phys.org/news/2021-10-holey-metalens-focuses-ultra-deep-holes.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif seulement.

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Mission BioSentinel Deep Space – Astrobiologie

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Mission BioSentinel Deep Space – Astrobiologie

La carte microfluidique de BioSentinel, conçue au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley, en Californie, sera utilisée pour étudier l’effet du rayonnement spatial interplanétaire sur la levure. Une fois en orbite, la croissance et l’activité métabolique de la levure seront mesurées à l’aide d’un système de détection à LED tricolore et d’un colorant permettant de lire l’activité des cellules de levure. Ici, les puits roses contiennent des cellules de levure en croissance active qui ont fait passer le colorant du bleu au rose. NASA/Dominic Hart – NASA

BioSentinel a été lancé en tant que charge utile secondaire à bord de la mission Artemis I du système de lancement spatial (SLS) le 16 novembre 2022 et est actuellement en orbite solaire à environ 36 millions de kilomètres de la Terre (au 1er avril 2024).

Le projet BioSentinel s’appuie et améliore un riche héritage de technologies biologiques CubeSat. Les progrès itératifs des CubeSats biologiques permettent un leadership scientifique, donnent un aperçu des risques biologiques des vols spatiaux de longue durée et ouvrent des possibilités passionnantes pour les sciences de la vie innovantes et l’exploration humaine de l’espace lointain.

Assemblage de la charge utile sur une fusée Ares 1 SLS — NASA

À ce jour, le centre de recherche Ames a développé et exploité une série de CubeSats biologiques en orbite terrestre basse. BioSentinel s’appuie sur l’héritage de PharmaSat, O/OREOS et EcAMSat et constitue le premier CubeSats biologique de la NASA destiné à l’exploration spatiale interplanétaire.

La mission BioSentinel a deux objectifs principaux : (1) développer la capacité de soutenir les organismes biologiques dans l’espace planétaire profond et (2) déterminer l’environnement radiologique de l’espace lointain et ses effets sur les organismes biologiques.

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Le satellite BioSentinel se compose de deux sections, dont l’une contient les charges utiles scientifiques et un bus de vaisseau spatial équipé d’ensembles de panneaux solaires, de batteries, d’un système de propulsion de précision, d’un système de navigation de suivi des étoiles, d’un émetteur-récepteur, d’antennes et de systèmes d’entraînement et de traitement de données. . Les deux charges utiles sont un dispositif BioSensor microfluidique et un détecteur de rayonnement.

Le BioSensor transporte la levure naissante S. cerevisiae pour analyser les réponses biologiques aux doses accumulées de rayonnement dans l’espace lointain. Bien que plus d’un milliard d’années d’évolution séparent la levure de l’humain, nous partageons des centaines de gènes homologues qui régissent les processus cellulaires fondamentaux, notamment les dommages et la réparation de l’ADN.

Les cellules de levure sont chargées et séchées à l’intérieur de cartes microfluidiques (18 cartes contenant chacune 16 micropuits). Chaque carte microfluidique se compose de canaux microfluidiques pour permettre aux nutriments d’entrer et aux déchets de sortir, ainsi que d’éléments chauffants pour permettre la croissance des levures. Chaque pont contient également une source optique et des panneaux révélateurs. Les piles de cartes sont montées sur deux collecteurs microfluidiques (neuf cartes par collecteur) connectés à des tubes, des sacs de réactifs, des pompes, des pièges à bulles, des cellules d’étalonnage et des composants électroniques, le tout s’insérant dans le boîtier en aluminium du biocapteur. Un dispositif BioSensor identique a été lancé vers la Station spatiale internationale en décembre 2021 et est revenu sur Terre en août 2022.

La deuxième charge utile scientifique est un spectromètre de rayonnement basé sur TimePix, qui permettra de relier la dosimétrie physique in situ à la réponse biologique aux rayonnements. Ce spectromètre mesure à la fois le transfert d’énergie linéaire (LET) et la dose ionisante totale d’exposition aux rayonnements. Le projet BioSentinel a été principalement soutenu par la Direction du développement des systèmes d’exploration (ESDMD) de la NASA.

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Pour plus d’informations, voir Page de la mission BioSentinel

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Dévoilement des lunes cachées de la Voie Lactée

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Dévoilement des lunes cachées de la Voie Lactée

L’emplacement d’une galaxie naine nouvellement découverte (la galaxie Vierge III) dans la constellation de la Vierge (à gauche) et de ses étoiles membres (à droite ; celles entourées en blanc). Les étoiles membres sont centrées dans la ligne pointillée dans le panneau de droite. Droits d’auteur : NAOJ/Université du Tohoku

Des chercheurs ont découvert deux nouvelles galaxies satellites Voie Lactée Grâce au télescope Subaru, un plus grand nombre de satellites ont été observés qu’on ne le pensait auparavant, indiquant un passage d’un déficit à un excédent du nombre attendu de galaxies.

Depuis des années, les astronomes se demandent comment expliquer pourquoi il y a moins de galaxies lunaires dans la Voie lactée que ne le prédit le modèle standard de matière noire. C’est ce qu’on appelle le « problème des lunes manquantes ». Pour nous rapprocher de la résolution de ce problème, une équipe internationale de chercheurs a utilisé les données du programme stratégique Subaru (SSP) Hyper Suprime-Cam (HSC) pour découvrir deux toutes nouvelles galaxies lunaires.

Ces résultats ont été récemment publiés dans Publications de la Société Astronomique Japonaise Par une équipe de chercheurs du Japon, de Taiwan et d’Amérique.

Le rôle des galaxies lunaires dans la compréhension de la matière noire

Nous vivons dans une galaxie appelée Voie lactée, autour de laquelle gravitent d’autres galaxies plus petites appelées galaxies lunaires. L’étude de ces galaxies lunaires pourrait aider les chercheurs à percer les mystères entourant la matière noire et à mieux comprendre comment les galaxies évoluent au fil du temps.

« Combien de galaxies compte la Voie lactée ? C’est une question importante pour les astronomes depuis des décennies », explique Masahi Chiba, professeur à l’Université du Tohoku.

Galaxies lunaires autour de la Voie Lactée

Galaxies lunaires autour de la Voie Lactée. Le plan du disque galactique se situe sur le plan horizontal. Les carrés bleus représentent les Grands et Petits Nuages ​​de Magellan, et les cercles rouges représentent d’autres galaxies satellites. Plus sa taille optique absolue est faible, plus la taille du point est petite. Droits d’auteur : NAOJ/Université du Tohoku

Découvertes de galaxies naines grâce au télescope Subaru

L’équipe de recherche a réalisé la possibilité de l’existence de nombreuses petites galaxies non découvertes (galaxies naines), lointaines et difficiles à détecter. La puissante puissance du télescope Subaru – situé sur une montagne isolée au-dessus des nuages ​​à Hawaï – est bien adaptée à la recherche de ces galaxies. En fait, cette équipe de recherche a déjà découvert trois nouvelles galaxies naines à l’aide du télescope Subaru.

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L’équipe a désormais découvert deux nouvelles galaxies naines supplémentaires (Virgin III et Sextan II). Avec cette découverte, le nombre total de galaxies satellites découvertes par différentes équipes de recherche a atteint neuf galaxies. Ce nombre est encore bien inférieur aux 220 galaxies satellites prédites par la théorie standard de la matière noire.

Zone surveillée par HSC-SSP

Zone surveillée par HSC-SSP (zone entourée de lignes rouges). Les galaxies lunaires précédemment connues sont indiquées par des carrés noirs, et les galaxies lunaires nouvellement découvertes sont indiquées par des triangles blancs et des étoiles. Droits d’auteur : NAOJ/Université du Tohoku

La perspective changeante sur le nombre de galaxies spatiales

Mais la signature HSC-SSP ne couvre pas l’intégralité de la Voie Lactée. Si la répartition de ces neuf galaxies satellites sur l’ensemble de la Voie Lactée est similaire à celle trouvée dans la signature capturée par HSC-SSP, l’équipe de recherche calcule qu’il pourrait en fait y avoir près de 500 galaxies satellites. Nous sommes désormais confrontés au « problème du trop grand nombre de satellites » et non au « problème des satellites manquants ».

Pour mieux déterminer le nombre réel de galaxies lunaires, davantage d’imagerie et d’analyses à haute résolution sont nécessaires. « La prochaine étape consiste à utiliser un télescope plus puissant qui capture une vue plus large du ciel », explique Chiba. « L’année prochaine, l’observatoire Vera C. Rubin au Chili sera utilisé à cette fin. J’espère que de nombreuses nouvelles galaxies lunaires seront utilisées. sera découvert. »

Référence : « Résultats finaux de la recherche de nouveaux satellites de la Voie lactée dans l’enquête sur le programme stratégique Hyper Suprime-Cam Subaru : découverte d’autres candidats » par Daisuke Homma, Masashi Chiba, Yutaka Komiyama, Masayuki Tanaka, Sakurako Okamoto, Mikito Tanaka, Miho N Ishigaki et Kohei Hayashi, Nobuo Arimoto, Robert H. Lupton, Michael A. Strauss, Satoshi Miyazaki, Xiangyu Wang et Hitoshi Murayama, 8 juin 2024, Publications de la Société Astronomique Japonaise.
DOI : 10.1093/pasj/psae044

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Le rover Curiosity de la NASA a accidentellement découvert des cristaux de soufre pur sur Mars

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Le rover Curiosity de la NASA a accidentellement découvert des cristaux de soufre pur sur Mars

Des scientifiques de la NASA affirment que du soufre pur a été découvert sur Mars pour la première fois après que le rover Curiosity ait accidentellement découvert un amas de cristaux jaunes lors de son passage au-dessus d’un rocher. La zone semble pleine de soufre. C’est une découverte inattendue : alors que des minéraux contenant du soufre ont été observés sur la planète rouge, le soufre élémentaire n’a jamais été observé seul auparavant. « Le soufre ne se forme que dans une gamme étroite de conditions que les scientifiques n’ont pas liées à l’histoire de ce site », ont déclaré les scientifiques de la NASA. .

Le rover Curiosity a réussi à fendre la roche le 30 mai alors qu’il traversait une zone connue sous le nom de canal Gedes Valles, où des roches similaires ont été vues partout. On pense que le canal a été creusé il y a longtemps par l’eau et les coulées de débris. « Trouver un champ de pierres faites de soufre pur, c’est comme trouver une oasis dans le désert », a déclaré Ashwin Vasavada, scientifique du projet Curiosity. « Il ne devrait pas être là, alors maintenant nous devons l’expliquer. C’est la découverte de choses étranges et inattendues. rend l’exploration planétaire extrêmement passionnante.

Une roche sur laquelle Curiosity est passée s'est fissurée, révélant des cristaux de soufre jaunes

Programme NASA/JPL/Caltech/Cyberscience et sécurité

Après avoir repéré les cristaux jaunes, l’équipe a ensuite utilisé une caméra montée sur le bras robotique de Curiosity pour les examiner de plus près. Le rover a ensuite échantillonné une autre roche à proximité, où les morceaux de roche qu’il a brisés étaient trop fragiles pour être forés. Le rover Curiosity est équipé d’instruments qui lui permettent d’analyser la composition des roches et du sol, et la NASA affirme que le spectromètre à rayons X de particules alpha (APXS) a confirmé qu’il avait trouvé du soufre élémentaire.

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