Revêtir un objet rare – de minuscules éclats de diamant – avec le sable, l’ingrédient principal, peut sembler inhabituel, mais le résultat final s’avère avoir un certain nombre d’applications précieuses. Le problème est que personne ne sait avec certitude quel est le lien entre les deux substances.

Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université d’État de San Jose (SJSU) rapportent dans la revue ACS Au Nanoscience Les groupes chimiques d’alcool à la surface du diamant sont responsables des coquilles de silice avantageusement uniformes, un résultat qui pourrait les aider à créer de meilleurs nanodiamants recouverts de silice, de minuscules outils avec des applications allant du biomarquage des cellules cancéreuses à la détection quantique.

L’équipe a révélé le mécanisme de liaison grâce aux puissants rayons X générés par la source de lumière à rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l’Énergie.

« Maintenant que nous connaissons ces détails plus fins – comment fonctionne la liaison plutôt que de simplement deviner – nous pouvons mieux explorer de nouveaux systèmes hybrides de diamants », déclare Abraham Woollcott, chercheur principal de l’étude et professeur au SJSU.

Une grande partie du travail de Woolcott concerne les nanodiamants, qui sont des diamants synthétiques qui se décomposent en morceaux si petits qu’il en faudrait 40 000 pour couvrir la largeur d’un seul cheveu humain. En théorie, les nanodiamants ont des réseaux de carbone parfaits, mais parfois un atome d’azote s’y infiltre et remplace l’atome de carbone à côté de l’atome de carbone manquant. Techniquement, c’est un défaut, mais il est utile, car le défaut réagit aux champs magnétiques, aux champs électriques et à la lumière, le tout à température ambiante, ce qui signifie que les nanodiamants ont de nombreuses applications.

Ils peuvent être utilisés comme qubits, unité de base d’un ordinateur quantique. Frappez-le avec une lumière verte et il brille en rouge afin que les biologistes puissent le mettre dans des cellules vivantes et le suivre à mesure qu’il se déplace. Mais les scientifiques ne peuvent pas facilement programmer les nanodiamants pour qu’ils aillent où ils veulent, car les bords des diamants sont pointus et peuvent briser les membranes cellulaires.

Le recouvrir de silice résout les deux problèmes. La silice forme une croûte lisse et uniforme qui recouvre les arêtes vives. Cela crée également une surface modifiable, que les scientifiques peuvent décorer avec des étiquettes pour diriger des molécules vers des cellules spécifiques, telles que des cellules cancéreuses ou des neurones. « Le diamant en coquille de silice devient un système contrôlable », a déclaré Woolcott.

Mais les scientifiques ont été en désaccord pendant un certain temps sur la façon dont cette coquille s’est formée, a déclaré Wolcott. Son équipe a montré que l’hydroxyde d’ammonium combiné à l’éthanol, des produits chimiques généralement inclus dans le processus de revêtement, produisent de nombreux groupes alcool à la surface du nanodiamant, et ces alcools facilitent la croissance de la coque.

« Personne n’a été capable de l’expliquer depuis plus de 10 ans, mais nous avons pu extraire cette information », a déclaré Woolcott.

Après avoir étudié les particules à l’aide de microscopes électroniques à transmission à la fonderie moléculaire du laboratoire national Lawrence Berkeley du ministère de l’Énergie, les chercheurs ont projeté des rayons X SSRL sur les nanodiamants pour explorer les surfaces cachées sous la couche de silice.

Le capteur de transition de SSRL, un thermomètre ultra-sensible qui collecte les changements de température et les convertit en énergies de rayons X, a révélé les groupes chimiques présents à la surface des nanodiamants.

En utilisant une deuxième technique – la spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) – l’équipe a généré des électrons en mouvement à la surface du nanodiamant, puis les a capturés alors qu’ils traversaient la coque de silice et s’échappaient. Plus le revêtement est épais, moins les électrons atteignent la surface. Les signaux étaient un petit ruban à mesurer, indiquant l’épaisseur de la couche de silice à l’échelle nanométrique.

« XAS est puissant car vous pouvez détecter quelque chose de submergé ou caché, comme un diamant sous une coquille de silice », a déclaré Woolcott. « Les gens n’ont jamais fait cela avec des nanodiamants auparavant, donc en plus de découvrir le mécanisme de liaison, nous avons également montré que le XAS est utile aux scientifiques des matériaux et aux chimistes. »

À l’avenir, Woolcott, connu pour offrir des opportunités de recherche pratique, souhaite que les étudiants travaillent sur le revêtement des nanodiamants avec d’autres matériaux. Par exemple, le titane, le zinc et d’autres oxydes métalliques peuvent ouvrir de nouveaux horizons dans les applications de détection quantitative et de biomarquage.

« Les nanodiamants sont des micro-outils étonnants avec des applications immédiates », a déclaré Karen Lopez, Ph.D., professeur de génie biomédical. étudiant à l’Université de Californie à Irvine, qui, comme les autres auteurs du SJSU, a travaillé sur l’étude en tant qu’étudiant de premier cycle. « Maintenant que nous comprenons comment se forme la croûte de silice, nous pouvons commencer à l’améliorer et à l’étendre à d’autres types de matériaux. »

Un léger « pont » de gaz relie deux galaxies en collision dans une nouvelle image prise par le télescope spatial Hubble.

Le système Arp 107 comprend une paire de galaxies en train de fusionner. Elle est située à environ 465 millions d’années-lumière de nous AtterrirLe duo galactique est relié par un faible flux de poussière et de gaz.

Grâce à une savante combinaison de photographies de deux appareils photo différents, une nouvelle image impeccable de la NASA a capturé un cratère sur la lune qui n’a pas vu la lumière du jour depuis des milliards d’années.

L’ancien cratère, connu sous le nom de cratère Shackleton, est situé dans la partie montagneuse du pôle sud de la Lune, où, en raison de l’inclinaison de la Lune, la lumière du soleil n’éclaire que les collines et les sommets les plus élevés.

Le reste de la région est en grande partie à l’ombre, créant des « pièges froids » où l’eau ou la glace peuvent se cacher du soleil… et des yeux des astronomes curieux.

C’est un monde inexploré et les experts cherchent désespérément à en savoir plus, d’autant plus qu’il semble être un endroit approprié pour l’eau sous forme de glace.

Le centre sombre du cratère Shackleton Il accueille des températures extrêmement froides qui ne dépassent pas -173°C (ou -280°F). Si la zone contenait autrefois de la vapeur d’eau provenant d’un ancien impact de comète, elle est désormais gelée, peut-être sous la surface, hors de vue.

Astronomes en Chine Plan Envoyer une petite sonde volante dans le cratère en 2026 pour rechercher des traces de glace d’eau à la surface de la Lune. Pendant ce temps, la NASA s’appuie sur des « lunettes de nuit » pour scruter l’obscurité perpétuelle.

L’appareil spécialement conçu est connu sous le nom de ShadowCam et a été lancé en orbite à bord d’un avion. Satellite coréen en août 2022.

Les premières images sont désormais partagées, offrant au monde terrestre une vue inédite du satellite voisin de chez nous.

ShadowCam est plus de 200 fois plus sensible à la lumière dans les zones ombragées que les autres caméras lunaires. Il représente la surface sombre par S’appuyer sur la « lumière de la terre »C’est un reflet de la lumière de notre planète qui éclaire la lune. La caméra utilise également la réflexion de la lumière du soleil provenant des montagnes et des collines sur la lune elle-même.

Malheureusement, la conception entraîne une sursaturation lors de la photographie de zones lumineuses.

Plus tôt cette année, par exemple, des scientifiques de la NASA ont tenté d’utiliser ShadowCam pour capturer le cratère Shackleton, ce qui n’est arrivé que Il a trois points Qui reçoit la lumière du soleil environ 90 pour cent de l’année. Ces parties ensoleillées ont finalement été blanchies, comme indiqué ci-dessous.

L’équipe ShadowCam a désormais pris en compte cette perte de détails en créant une image mosaïque.

Lorsque les zones saturées et éclairées par le soleil de ShadowCam sont remplacées par des photographies d’autres caméras lunaires en orbite, la scène entière peut être capturée avec des détails époustouflants et jamais vus auparavant.

« Avec chaque caméra optimisée pour les conditions d’éclairage spécifiques trouvées à proximité des pôles de la Lune, les analystes peuvent combiner les images des deux instruments pour créer une carte visuelle complète du terrain et des caractéristiques géologiques des parties les plus lumineuses et les plus sombres de la Lune. » est en train de lire Communiqué de presse de la NASA.

Voyons maintenant où ShadowCam regarde ensuite…