Connect with us

science

La relation entre les nanostructures et la conductivité thermique

Published

on

La relation entre les nanostructures et la conductivité thermique

Les mathématiques topologiques et l’apprentissage automatique ont été utilisés par les théoriciens pour déterminer la relation cachée entre la conductivité thermique et les nanostructures dans le silicium amorphe. C’est une forme vitreuse de la substance sans arrangement cristallin répétitif.

A gauche : Corrélation entre les valeurs prédites par l’analyse de symétrie continue et les valeurs de test évaluées par les simulations. À droite : les points de données (régions rouges et bleues) sur le graphique continu sont étroitement liés aux valeurs de conductivité thermique. Le cycle à cinq têtes illustré dans le diagramme est le composant le plus bas de l’ordre de milieu de gamme, et le cycle à quatre têtes est le composant qui rompt l’ordre de milieu de gamme et réduit la conductivité thermique. Crédit image : Instituts nationaux des sciences naturelles/Institut des sciences moléculaires.

Une étude est parue expliquant leur méthode dans Journal de physique chimique Le 23 juinRecherche et développement2022.

Les solides amorphes, tels que le verre, la cire, le plastique et l’obsidienne n’ont pas la structure répétitive à longue distance, ou structure cristalline, des atomes ou des molécules dont ils sont composés. Ceci est différent des solides cristallins, tels que la plupart des minéraux, du sel et des roches. Puisqu’ils sont en deçà de l’ordre à longue portée dans leur structure, la conductivité thermique des solides amorphes peut être bien inférieure à celle d’un solide cristallin constitué du même matériau.

Mais quelques commandes de milieu de gamme peuvent encore être disponibles à l’échelle du nanomètre. Cette disposition à mi-portée devrait influencer la propagation et la propagation des vibrations atomiques, qui ont tendance à transporter de la chaleur. Le transfert de chaleur causé par des matériaux turbulents intéresse particulièrement les physiciens en raison de son importance dans les applications industrielles.

READ  Naissance des glaciers et beaucoup de brassage

La forme amorphe du silicium a été utilisée dans une grande variété d’applications dans le monde d’aujourd’hui, des cellules solaires aux photocapteurs. Pour cette raison, les scientifiques ont examiné de manière approfondie la signature structurelle de l’ordre de milieu de gamme dans le silicium amorphe et son lien avec la conductivité thermique.

Pour mieux contrôler les applications utilisant du silicium amorphe, le contrôle de ses propriétés thermiques figure en tête des souhaits des ingénieurs. L’extraction des propriétés structurelles amorphes à l’échelle nanométrique, y compris l’ordre à l’échelle méso, est une clé importante.

Aimee Minamitani, auteur de l’étude et scientifique moléculaire théorique, Institut des sciences moléculaires, Instituts nationaux des sciences naturelles

Apparemment, cette tâche s’est avérée être un défi pour les chercheurs en raison de la difficulté d’utiliser des méthodes traditionnelles pour identifier les propriétés clés à l’échelle nanométrique des systèmes désordonnés.

Dans les expériences, la présence d’un ordre moyen a été révélée de manière physique à l’aide de la microscopie électronique oscillante. Cela comprend l’analyse statistique de la diffusion à partir de nanotaille de matériaux désordonnés.

En ce qui concerne le niveau théorique, il a été discuté en prenant en compte la distribution des angles diagonaux (l’angle entre deux plans divisés entre des groupes d’atomes) ou en utilisant ce que l’on appelle les « statistiques en anneau ». Ce dernier tente de comprendre les propriétés structurales de la liaison des atomes.

Ceci est basé sur le domaine des mathématiques appelé topologie, analysant ainsi les propriétés d’un objet qui ne change pas – ou est dit « fixe » – même lorsque l’objet est constamment soumis à des étirements et des déformations sans se casser (comme des formes écrites sur du caoutchouc bondir).

READ  Voie lactée : les astronomes capturent les images les plus profondes et les plus précises à ce jour du trou noir de notre galaxie

Se concentrer sur les invariances topologiques semble utile pour fournir une description qualitative, telle que la tendance des propriétés physiques par rapport au hasard. Mais il est difficile de déterminer la structure atomique équivalente de l’ordre moyen et de prédire ses propriétés physiques obtenues uniquement à partir de simples constantes topologiques.

Par conséquent, les scientifiques se sont tournés vers une méthode sophistiquée connue sous le nom d’homologie continue – un type d’analyse de données topologiques. La symétrie continue a été utilisée ailleurs pour examiner des structures complexes allant des protéines aux solides amorphes.

L’avantage de cette technique réside dans la détection de caractéristiques topologiques dans des structures complexes à différentes échelles spatiales. Ceci est essentiel car le système de milieu de gamme se compose de structures quasi-répétitives à de nombreuses échelles. Avec cette propriété, il est possible d’extraire l’ordre de milieu de gamme qui a été caché sous ce qui semble être aléatoire.

Des modèles informatiques de silicium amorphe ont été construits par des scientifiques à l’aide de la dynamique moléculaire classique dans laquelle la température du silicium a été élevée au-dessus de son point de fusion, puis progressivement refroidie (trempée) à température ambiante. Les différences de propriétés structurelles ont été initiées en modifiant la vitesse de refroidissement.

De plus, le schéma ferme, la visualisation bidimensionnelle d’une symétrie bien établie, a été calculé pour chaque modèle. Les scientifiques se sont concentrés sur des graphiques qui tendent à refléter les caractéristiques structurelles du silicium amorphe.

Par conséquent, ils ont construit une représentation numérique, connue sous le nom de « descripteurs », qui peut être utilisée en apprentissage automatique. Le scientifique a découvert que le graphique continu permet de créer un bon descripteur à utiliser dans une procédure d’apprentissage automatique, qui à son tour a aidé à faire des prédictions précises sur la conductivité thermique.

READ  CAPSTONE est de nouveau sous contrôle - SpacePolicyOnline.com

En examinant en outre des données de symétrie stables et un modèle d’apprentissage automatique, les scientifiques ont démontré la relation précédemment cachée entre l’ordre de milieu de gamme dans le silicium amorphe et également la conductivité thermique.

Actuellement, l’étude devrait ouvrir la voie à une voie pour organiser les propriétés physiques du silicium amorphe ainsi que d’autres solides amorphes via la topologie de leurs nanostructures.

Référence de la revue :

Minamitani, E.; et d’autres. (2022) Un descripteur topologique de la conductivité thermique dans le Si amorphe. Journal de physique chimique. doi.org/10.1063/5.0093441.

la source: https://www.nins.jp/fr/

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

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

science

La fusée Falcon 9 de SpaceX vient de terminer une mission historique

Published

on

La fusée Falcon 9 de SpaceX vient de terminer une mission historique

SpaceX lance et fait atterrir des fusées depuis 2015, même si certains de ces premiers atterrissages ne se sont pas déroulés comme prévu et se sont soldés par une boule de feu.

De nos jours, les atterrissages sont en grande partie terminés et mardi soir, la compagnie de vols spatiaux a réussi son 300e atterrissage réussi de première étape. Elon Musk, PDG de SpaceX Il a félicité son équipe Pour réaliser cet exploit.

La mission de mardi visant à déployer 23 satellites Starlink en orbite a décollé du Kennedy Space Center en Floride à 18 h 17 HE. SpaceX a diffusé en direct la mission historique sur les réseaux sociaux :

Moteurs à pleine puissance et décollage ! pic.twitter.com/FeW78mZio2

– EspaceX (@SpaceX) 23 avril 2024

Environ huit minutes après le lancement, le premier étage de la fusée Falcon 9 a effectué un atterrissage droit parfait à bord du drone Just Read the Instructions stationné dans l'océan Atlantique. Regardez le booster de 41,2 mètres effectuer le 300ème atterrissage du booster Falcon 9 :

Le premier étage du Falcon 9 a atterri sur le drone Just Read the Instructions, complétant ainsi le 300ème atterrissage du Falcon ! pic.twitter.com/1YHqiHWjkN

– EspaceX (@SpaceX) 23 avril 2024

L'atterrissage du premier étage du booster de cette manière permet à SpaceX d'effectuer des missions à un coût bien inférieur à celui s'il devait construire une nouvelle mission pour chaque vol. Il est également devenu possible d'obtenir une fréquence de tir plus élevée. La société a construit plusieurs boosters Falcon 9 qui ont volé plusieurs fois au fil des ans. La mission de mardi était le neuvième vol de cette fusée particulière, qui a déjà lancé Crew-6, SES O3b mPOWER, USSF-124 et maintenant six missions Starlink.

READ  Explorez la boîte à outils interactive de l'ESA sur le changement climatique

Le record de vol actuel détenu par une seule fusée SpaceX appartient à Booster 1062, qui a été lancé et atterri plus tôt ce mois-ci pour une 20e fois record.

SpaceX a réalisé son premier atterrissage d'appoint en 2015 après avoir connu un certain nombre d'accidents au cours desquels le véhicule a atterri avec trop de force ou est tombé après l'atterrissage. L’équipe a atteint 200 atterrissages en juin dernier, et comme SpaceX augmente régulièrement son taux de lancement, le 400e atterrissage aura probablement lieu encore plus rapidement.

Recommandations des rédacteurs




Continue Reading

science

La sonde spatiale Voyager 1 transmet à nouveau des données après que la NASA les a détectées à distance à 24 milliards de kilomètres – The Irish Times

Published

on

La sonde spatiale Voyager 1 transmet à nouveau des données après que la NASA les a détectées à distance à 24 milliards de kilomètres – The Irish Times

Le vaisseau spatial le plus éloigné de la Terre, Voyager 1, a recommencé à communiquer correctement avec la NASA après que les ingénieurs ont travaillé pendant des mois pour réparer à distance la sonde vieille de 46 ans.

Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui construit et exploite le vaisseau spatial robotique de l'agence, a déclaré en décembre que la sonde, située à plus de 24 milliards de kilomètres, envoyait un code absurde à la Terre.

Dans une mise à jour publiée lundi, le JPL a annoncé que l’équipe de la mission avait pu « après quelques investigations innovantes » obtenir des données utilisables sur la santé et l’état des systèmes d’ingénierie de Voyager 1. « La prochaine étape consiste à permettre au vaisseau spatial de commencer à apporter les données scientifiques. dos. » Elle a ajouté que malgré le défaut, Voyager 1 fonctionnait normalement depuis le début.

Lancé en 1977, Voyager 1 a été conçu dans le but principal d'effectuer des études rapprochées de Jupiter et de Saturne au cours d'une mission de cinq ans. Cependant, son voyage s'est poursuivi et le vaisseau spatial approche désormais d'un demi-siècle d'exploitation.

Voyager 1 a pénétré dans l'espace interstellaire en août 2012, ce qui en fait le premier objet fabriqué par l'homme à quitter le système solaire. Il roule actuellement à une vitesse de 60 821 km/h.

Le dernier problème était lié à l'un des trois ordinateurs à bord du vaisseau spatial, chargé de remplir les données scientifiques et techniques avant de les envoyer sur Terre. Incapable de réparer une puce cassée, l'équipe du JPL a décidé de déplacer le code endommagé ailleurs, une tâche difficile compte tenu de la technologie obsolète.

READ  CAPSTONE est de nouveau sous contrôle - SpacePolicyOnline.com

Les ordinateurs de Voyager 1 et de sa sœur Voyager 2 disposaient de moins de 70 kilo-octets de mémoire au total, soit l'équivalent d'une image informatique à basse résolution. Ils utilisent de vieilles bandes numériques pour enregistrer des données.

La réparation a été envoyée depuis la Terre le 18 avril, mais il a fallu deux jours pour évaluer si elle a réussi, car il faut environ 22 heures et demie pour que le signal radio atteigne Voyager 1 et 22 heures supplémentaires pour que la réponse revienne sur Terre. .

« Lorsque l'équipe de vol de la mission a reçu une réponse du vaisseau spatial le 20 avril, elle a constaté que la modification fonctionnait », a déclaré le JPL.

Parallèlement à son annonce, le JPL a publié une photo des membres de l'équipe de vol du Voyager applaudissant et applaudissant dans une salle de conférence après avoir reçu des données utilisables, avec des ordinateurs portables, des cahiers et des cookies sur la table devant eux.

L'astronaute canadien à la retraite Chris Hadfield, qui a participé à deux missions de navette spatiale et a servi comme commandant de la Station spatiale internationale, a comparé la mission du JPL à l'entretien longue distance d'une vieille voiture.

« Imaginez qu'une puce informatique se brise dans votre voiture en 1977. « Imaginez maintenant qu'elle se trouve dans l'espace interstellaire, à 25 milliards de kilomètres de là », a écrit Hadfield.

Voyager 1 et 2 ont fait de nombreuses découvertes scientifiques, notamment des enregistrements détaillés de Saturne et la révélation que Jupiter possède également des anneaux, ainsi qu'une activité volcanique active sur l'une de ses lunes, Io. Des sondes ont ensuite découvert 23 nouvelles lunes autour des planètes extérieures.

READ  Voie lactée : les astronomes capturent les images les plus profondes et les plus précises à ce jour du trou noir de notre galaxie

Parce que leur trajectoire les éloigne du Soleil, les sondes du Voyager sont incapables d'utiliser des panneaux solaires et convertissent à la place la chaleur générée par la désintégration radioactive naturelle du plutonium en électricité pour alimenter les systèmes du vaisseau spatial.

La NASA espère continuer à collecter des données des deux vaisseaux spatiaux Voyager pendant encore plusieurs années, mais les ingénieurs s'attendent à ce que les sondes soient trop hors de portée pour communiquer d'ici une décennie environ, en fonction de la quantité d'énergie qu'elles peuvent générer. Voyager 2 est un peu en retard sur son jumeau et se déplace un peu plus lentement.

Dans environ 40 000 ans, les deux sondes passeront relativement près, en termes astronomiques, de deux étoiles. Voyager 1 s'approchera à moins de 1,7 années-lumière d'une étoile de la constellation de la Petite Ourse, tandis que Voyager 2 s'approchera à une distance similaire d'une étoile appelée Ross 248 dans la constellation d'Andromède. -Gardien

Continue Reading

science

Voyager 1 renvoie des données après que la NASA a réparé à distance une sonde vieille de 46 ans | espace

Published

on

Voyager 1 renvoie des données après que la NASA a réparé à distance une sonde vieille de 46 ans |  espace

Le vaisseau spatial le plus éloigné de la Terre, Voyager 1, a recommencé à communiquer correctement avec la NASA après que les ingénieurs ont travaillé pendant des mois pour réparer à distance la sonde vieille de 46 ans.

Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, qui construit et exploite le vaisseau spatial robotique de l'agence, il a dit en décembre Que la sonde – à plus de 24 milliards de kilomètres de distance – envoyait un code absurde à la Terre.

dans Mise à jour publiée lundiLe JPL a annoncé que l'équipe de la mission a pu « après quelques investigations innovantes » obtenir des données utilisables sur la santé et l'état des systèmes d'ingénierie de Voyager 1. « La prochaine étape consiste à permettre au vaisseau spatial de recommencer à renvoyer des données scientifiques », a déclaré le JPL. Elle a ajouté que malgré le défaut, Voyager 1 fonctionnait normalement depuis le début.

Lancé en 1977, Voyager 1 a été conçu dans le but principal d'effectuer des études rapprochées de Jupiter et de Saturne au cours d'une mission de cinq ans. Cependant, son voyage s'est poursuivi et le vaisseau spatial approche désormais d'un demi-siècle d'exploitation.

Voyager 1 a pénétré dans l'espace interstellaire en août 2012, ce qui en fait le premier objet fabriqué par l'homme à quitter le système solaire. Il roule actuellement à 37 800 mph (60 821 km/h).

Le dernier problème était lié à l'un des trois ordinateurs à bord du vaisseau spatial, chargé de remplir les données scientifiques et techniques avant de les envoyer sur Terre. Incapable de réparer une puce cassée, l'équipe du JPL a décidé de déplacer le code endommagé ailleurs, une tâche difficile compte tenu de la technologie obsolète.

READ  Étude : Les chauves-souris se nourrissent pendant que les insectes migrent à travers les Pyrénées

Les ordinateurs de Voyager 1 et de sa sœur Voyager 2 disposaient de moins de 70 kilo-octets de mémoire au total, soit l'équivalent d'une image informatique à basse résolution. Ils utilisent de vieilles bandes numériques pour enregistrer des données.

Le correctif a été envoyé depuis la Terre le 18 avril, mais il a fallu deux jours pour évaluer s'il a réussi, car il faut environ 22 heures et demie pour qu'un signal radio atteigne Voyager 1 et encore 22 heures et demie pour la réponse à retourner dans l'espace. Atterrir. « Lorsque l'équipe de vol de la mission a reçu une réponse du vaisseau spatial le 20 avril, elle a constaté que la modification fonctionnait », a déclaré le JPL.

Voyager 1 et 2 ont fait de nombreuses découvertes scientifiques, notamment des enregistrements détaillés de Saturne et la révélation que Jupiter possède également des anneaux, ainsi qu'une activité volcanique active sur l'une de ses lunes, Io. Des sondes ont ensuite découvert 23 nouvelles lunes autour des planètes extérieures.

Parce que leur trajectoire les éloigne du Soleil, les sondes du Voyager sont incapables d'utiliser des panneaux solaires et convertissent à la place la chaleur générée par la désintégration radioactive naturelle du plutonium en électricité pour alimenter les systèmes du vaisseau spatial.

Dans environ 40 000 ans, les deux sondes passeront relativement près, en termes astronomiques, de deux étoiles. Voyager 1 s'approchera à moins de 1,7 années-lumière d'une étoile de la constellation de la Petite Ourse, tandis que Voyager 2 s'approchera à une distance similaire d'une étoile appelée Ross 248 dans la constellation d'Andromède.

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023