Connect with us

science

Les scientifiques ont finalement réussi à faire pousser de la dolomite en laboratoire en dissolvant les défauts structurels pendant la croissance

Published

on

Les scientifiques ont finalement réussi à faire pousser de la dolomite en laboratoire en dissolvant les défauts structurels pendant la croissance

Cet article a été révisé selon Science Processus d’édition
Et Stratégies.
Éditeurs Les fonctionnalités suivantes ont été mises en avant tout en garantissant la crédibilité du contenu :

Vérification des faits

Publication évaluée par des pairs

source fiable

Relecture

Structure de bord cristallin de dolomite. Des rangées de magnésium (boules oranges) alternent avec des rangées de calcium (boules bleues), entrecoupées de carbonates (structures noires). Les flèches roses montrent les directions de croissance des cristaux. Le calcium et le magnésium se lient souvent de manière incorrecte au bord de la croissance, arrêtant ainsi la croissance de la dolomite. Crédit : Junsu Kim, Université du Michigan

× Fermer

Structure de bord cristallin de dolomite. Des rangées de magnésium (boules oranges) alternent avec des rangées de calcium (boules bleues), entrecoupées de carbonates (structures noires). Les flèches roses montrent les directions de croissance des cristaux. Le calcium et le magnésium se lient souvent de manière incorrecte au bord de la croissance, arrêtant ainsi la croissance de la dolomite. Crédit : Junsu Kim, Université du Michigan

Pendant 200 ans, les scientifiques n’ont pas réussi à cultiver un minéral commun en laboratoire dans les conditions dans lesquelles on pense qu’il s’est formé naturellement. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Université du Michigan et de l’Université d’Hokkaido à Sapporo, au Japon, a finalement réussi, grâce à une nouvelle théorie développée grâce à des simulations atomiques.

Leur succès résout un mystère géologique de longue date appelé « problème des dolomites ». La dolomite – un minéral clé trouvé dans les montagnes des Dolomites en Italie, dans les chutes du Niagara et dans les falaises blanches de Douvres et Hoodoo dans l’Utah – est abondante dans les roches. Plus de 100 millions d’annéesCependant, il est quasiment absent dans les jeunes formations.

« Si nous comprenons comment la dolomite se développe dans la nature, nous pourrions apprendre de nouvelles stratégies pour améliorer la croissance cristalline des matériaux technologiques modernes », a déclaré Wenhao Sun, professeur de science et d’ingénierie des matériaux à l’UM et auteur correspondant de l’article publié. aujourd’hui dans les sciences.

READ  Un scientifique révèle les cibles de la future station de recherche lunaire_French.news.cn

Le secret pour finalement faire pousser de la dolomite en laboratoire consistait à éliminer les défauts de la structure minérale au fur et à mesure de sa croissance. Lorsque les minéraux se forment dans l’eau, les atomes se déposent généralement proprement au bord de la surface cristalline en croissance. Cependant, la limite de croissance de la dolomite est constituée de rangées alternées de calcium et de magnésium.

Dans l’eau, le calcium et le magnésium s’attachent de manière aléatoire aux cristaux de dolomite en croissance, se déposant souvent au mauvais endroit et créant des défauts qui empêchent la formation de couches supplémentaires de dolomite. Cette perturbation ralentit considérablement la croissance de la dolomite, ce qui signifie qu’il faudrait 10 millions d’années pour former une seule couche de dolomite ordonnée.

Heureusement, ces défauts ne sont pas corrigés. Parce que les atomes désordonnés sont moins stables que les atomes dans la bonne position, ils sont les premiers à se dissoudre lorsque le métal est lavé à l’eau. Le lavage répété de ces failles, par exemple avec les cycles de pluie ou de marée, permet à la couche de dolomite de se former en quelques années seulement. Au fil des temps géologiques, les montagnes de dolomite peuvent s’accumuler.

Pour simuler avec précision la croissance de la dolomite, les chercheurs ont dû calculer la force ou la faiblesse avec laquelle les atomes étaient attachés à la surface de la dolomite existante. Des simulations plus précises nécessitent l’énergie de chaque interaction entre les électrons et les atomes dans le cristal en croissance. De tels calculs exhaustifs nécessitent généralement d’énormes quantités de puissance de calcul, mais un logiciel développé au Centre pour la science prédictive des matériaux structurels (PRISMS) de l’UM a fourni un raccourci.

READ  Notre cerveau utilise le calcul quantique
Crédit : Université du Michigan

« Notre logiciel calcule l’énergie de certains arrangements atomiques, puis les extrapole pour prédire les énergies d’autres arrangements en fonction de la symétrie de la structure cristalline », a déclaré Brian Buchala, l’un des principaux développeurs du programme et chercheur associé au département de l’UM. de matériaux. Sciences et ingénierie.

Ce raccourci a permis de simuler la croissance de la dolomite à des échelles de temps géologiques.

« Chaque étape atomique nécessite généralement plus de 5 000 heures de processeur sur un superordinateur. Désormais, nous pouvons effectuer le même calcul en 2 millisecondes sur un ordinateur de bureau », a déclaré Junsu Kim, doctorant en science et ingénierie des matériaux et premier auteur de l’étude.

Les quelques zones où se forment aujourd’hui de la dolomite sont inondées par intermittence, puis s’assèchent, ce qui concorde bien avec la théorie de Sun et Kim. Mais de telles preuves ne suffisaient pas à elles seules pour être totalement convaincantes. Entrez Yuki Kimura, professeur de science des matériaux à l’Université d’Hokkaido, et Tomoya Yamazaki, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Kimura. Ils ont testé la nouvelle théorie à l’aide de microscopes électroniques à transmission.

« Les microscopes électroniques utilisent généralement uniquement des faisceaux d’électrons pour imager des échantillons », a déclaré Kimura. « Cependant, le faisceau peut également diviser l’eau, produisant de l’acide qui peut provoquer la dissolution des cristaux. Normalement, cela est mauvais pour l’imagerie, mais dans ce cas, la fusion est exactement ce que nous souhaitions. »

Après avoir placé un petit cristal de dolomite dans une solution de calcium et de magnésium, Kimura et Yamazaki ont doucement pulsé le faisceau d’électrons 4 000 fois en deux heures, éliminant ainsi les défauts. Après les impulsions, la dolomite a augmenté d’environ 100 nanomètres, soit environ 250 000 fois plus petite qu’un pouce. Bien qu’il ne s’agisse que de 300 couches de dolomite, plus de cinq couches de dolomite n’avaient jamais été cultivées en laboratoire auparavant.

READ  Chasser une créature qui me chasse : ramasser des tiques pour chasser

Les enseignements tirés du problème de la dolomite pourraient aider les ingénieurs à fabriquer des matériaux de meilleure qualité pour les semi-conducteurs, les panneaux solaires, les batteries et d’autres technologies.

« Dans le passé, les cristallistes qui voulaient fabriquer des matériaux impeccables essayaient de les faire pousser très lentement », a déclaré Sun. « Notre théorie montre que vous pouvez cultiver rapidement des matériaux sans défauts si vous dissolvez les défauts périodiquement pendant la croissance. »

Plus d’information:
Junsu Kim et al., la dissolution permet aux cristaux de dolomite de se développer à proximité des conditions ambiantes, les sciences (2023). est ce que je: 10.1126/science.adi3690. www.science.org/doi/10.1126/science.adi3690

Informations sur les magazines :
les sciences


Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

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

science

Une orque solitaire tue un grand requin blanc en moins de deux minutes

Published

on

Une orque solitaire tue un grand requin blanc en moins de deux minutes
Une attaque tribord sur le Great White s'est terminée en quelques secondes (Photos : Christian Stopforth/Alison Towner et autres)

L'éviscération rapide d'un grand requin blanc à Mossel Bay, en Afrique du Sud, a changé la façon dont la science perçoit la prédation des grands requins blancs par les épaulards.


par

L'épaulard connu sous le nom de Starboard – qui fait partie d'un duo qui terrorise les grands requins blancs en Afrique du Sud depuis près d'une décennie – a été vu en train de tuer et de retirer chirurgicalement le foie d'un grand requin blanc – par lui-même – en moins de deux minutes. . C’est la première fois qu’une orque solitaire est documentée en train de tuer.

On pense que les épaulards mâles, connus sous le nom de Port et Tribord – du nom de la façon dont leurs nageoires dorsales battent dans des directions opposées – étaient des prédateurs des grands bélugas de la région depuis 2015, les premières preuves ayant été publiées en 2017. On pensait auparavant qu'ils poursuivaient leurs proies ensemble ou dans le cadre d'un groupe plus large comprenant jusqu'à six animaux.

La dernière observation, survenue à Mossel Bay en juin 2023, a été publiée dans une revue Journal africain des sciences marinespar une équipe dirigée par le Dr Alison Towner, de l'Université de Rhodes en Afrique du Sud, qui étudie la grande prédation blanche dans la région depuis le début de la frénésie meurtrière à bâbord et à tribord.

« Les épaulards, ou orques, coopèrent généralement lorsqu'ils chassent, bien qu'ils puissent chasser seuls », a déclaré Towner. « L'aspect inhabituel était de voir le tribord attraper un requin blanc tout seul et dans un laps de temps remarquablement court. »

READ  Un scientifique révèle les cibles de la future station de recherche lunaire_French.news.cn

le Fondation du patrimoine terrestre Vidéo documentant l'attaque sans précédent

L'étude note que bâbord et tribord ont été aperçus dans la zone autour de Mossel Bay le 18 juin, avec une « tache de surface visible » et une « odeur distincte de foie de requin » dans l'eau – ce qui suggère que les épaulards avaient déjà tué un requin. Au moins plus tôt dans la journée.

Plus tard dans l'après-midi, un petit animal blanc d'environ 2,5 mètres de long a été repéré à la surface. Celui de tribord serait apparu directement derrière lui, après quoi il « a saisi la nageoire pectorale gauche du requin et l'a poussé plusieurs fois vers l'avant avec le requin avant de finalement l'éviscérer ».

Des témoins de l’incident ont rapporté qu’après l’éventration, Maimana s’est approchée de leur bateau et qu’un « morceau de foie sanglant de couleur pêche est apparu dans sa bouche ».

Cette observation a changé la façon dont les scientifiques envisagent la façon dont les épaulards chassent les grands requins. Bien qu'il ne soit pas rare que les épaulards se chassent eux-mêmes, c'est la première fois que ce comportement est associé à la prédation des grands poissons blancs.

En 2019, Port a été vu portant le corps d'un baleinier en bronze dans sa bouche. Le journal affirme donc que l'âge et la taille du requin sont importants pour déterminer la stratégie de chasse aux épaulards : il ne mesure que 2,5 mètres de long et pèse 100 kg. Le grand requin blanc juvénile présente peu de défi physique pour l'orque mâle adulte, qui peut atteindre plus de 8,5 mètres de long et peser plus de cinq tonnes.

READ  Les chercheurs affirment que le matériau a des applications prometteuses, telles que l'électronique de pointe et les batteries haute capacité. Drapeau quotidien
Des épaulards noirs s'approchent du bateau transportant du foie de grand requin blanc
Tribord s'approchant du bateau des observateurs avec sa tasse (Photo : Francesca Romana Romero/Alison Towner) et autres)

Cependant, une grande femelle à queue blanche pourrait peser plus de 5 mètres et 2 000 grammes et constituerait un défi plus sérieux pour les épaulards – même si à en juger par le nombre de carcasses de requins trouvées au fil des ans, ce n'est clairement pas beaucoup.

« Cette observation a révélé des preuves de chasse solitaire par au moins un épaulard, remettant en question les comportements de chasse coopératifs traditionnels connus dans la région », a déclaré Towner. « Il s'agit d'informations révolutionnaires sur le comportement prédateur de cette espèce, et nos résultats contribuent de manière significative à la compréhension mondiale de la dynamique de prédation des épaulards, en faisant progresser la connaissance des écosystèmes marins et des relations prédateurs-proies. »

La présence de bâbord et de tribord autour de la côte sud de l'Afrique du Sud a eu un impact significatif sur l'importante population blanche de la région. False Bay, autrefois un haut lieu de la plongée en cage blanche, était pratiquement dépourvue de l'espèce depuis 2017, jusqu'à ce qu'une vague d'observations en novembre 2023 signale son retour.

Les deux hommes sont devenus des célébrités locales et bénéficiaient probablement de l'attention des médias – à en juger par le comportement de Starboard après le meurtre.

« L’autre chose étonnante de cette observation, c’est que l’épaulard est venu avec le foie dans la bouche et s’est dirigé vers le bateau. [that witnessed the attack]Towner a dit Entretien avec Sky News. « Ils ont eu un aperçu direct de ce à quoi ça ressemble – c'est plutôt cool. » Le silence des agneaux-nid!'

READ  SpaceX s'apprête à lancer 22 satellites Starlink dès le 20 novembre

Le document s’intitule « Plus de réflexions sur les épaulards ». Orque Ursinus S'attaque aux requins blancs Carcharodon carcarias En Afrique du Sud, par Alison Towner, et autresPublié dans Journal africain des sciences marines Sous licence libre d'accès.

Marque
Derniers messages de Mark « Crowley » Russell (Afficher tout)

Continue Reading

science

Un signal d’alarme depuis l’Antarctique

Published

on

Un signal d’alarme depuis l’Antarctique

Dans cette illustration, l’eau de mer s’écoule profondément sous la surface dans une fissure de la banquise qui s’ouvre activement en Antarctique. De nouvelles recherches montrent que de telles fissures peuvent s’ouvrir très rapidement et que l’écoulement de l’eau de mer aide à contrôler la rapidité avec laquelle la banquise se brise. Crédit : Rob Soto

Il y a suffisamment d'eau gelée dans les glaciers du Groenland et de l'Antarctique pour que, s'ils fondaient, les mers du monde s'élèveraient de plusieurs mètres. Ce qui arrivera à ces glaciers au cours des prochaines décennies constitue la plus grande inconnue en ce qui concerne l’augmentation future du niveau de la mer, en partie parce que la physique du vêlage des glaciers n’est pas encore entièrement comprise.

La question cruciale est de savoir comment des océans plus chauds peuvent entraîner une désintégration plus rapide des glaciers. Université de Washington Les chercheurs ont démontré la fracture à grande échelle la plus rapide connue le long de la plate-forme de glace de l'Antarctique. L'étude a été récemment publiée dans Fourni par l'Université du Golfe ArabiqueIl montre qu'une fissure de 10,5 kilomètres de long s'est formée en 2012 sur le glacier de Pine Island – une plate-forme de glace en retrait retenant la plus grande calotte glaciaire de l'Antarctique occidental – en 5 minutes et demie environ. Cela signifie que la fissure s'est ouverte à une vitesse d'environ 115 pieds (35 mètres) par seconde, soit environ 80 miles par heure.

« À notre connaissance, il s'agit de l'événement d'ouverture de faille le plus rapide jamais observé », a déclaré l'auteur principal Stephanie Olinger, qui a réalisé ce travail dans le cadre de ses recherches doctorales à l'Université du Wisconsin et à l'Université Harvard et est maintenant chercheuse postdoctorale à l'Université de Stanford. . « Cela montre que, dans certaines conditions, les plates-formes de glace peuvent se briser. Cela nous indique que nous devons rechercher ce type de comportement à l'avenir et cela nous indique comment nous pouvons décrire ces fractures dans des modèles de calotte glaciaire à grande échelle. « .

READ  Incorporé dans le génome des microbes - les scientifiques ont découvert plus de 30 000 virus "cachés"

L'importance de la formation de fissures

La crevasse est une fissure qui traverse environ 1 000 pieds (300 m) de glace flottante d'une plate-forme de glace typique de l'Antarctique. Ces fissures sont un précurseur du vêlage de la banquise, où de gros morceaux de glace se détachent d'un glacier et tombent dans la mer. De tels événements se produisent souvent au glacier Pine Island, où l'iceberg observé dans l'étude s'est longtemps séparé du continent.

Image satellite de la faille

Des images satellite prises le 8 mai (à gauche) et le 11 mai (à droite), à ​​trois jours d'intervalle en 2012, montrent une nouvelle faille formant un « Y » bifurquant à gauche de la faille précédente. Trois instruments sismiques (triangles noirs) ont enregistré des vibrations qui ont été utilisées pour calculer des vitesses de propagation des failles allant jusqu'à 80 mph. Crédit : Olinger et al./AGU Advances

« Les plates-formes de glace exercent une influence importante sur la stabilité du reste de la calotte glaciaire de l'Antarctique. « Si la plate-forme de glace se brise, la glace située derrière elle s'accélère », a déclaré Ollinger. « Ce processus de fracturation est essentiellement la façon dont les plates-formes de glace de l'Antarctique travail. »Création de grands icebergs.

Dans d’autres régions de l’Antarctique, les failles se développent souvent sur des mois ou des années. Mais cela pourrait se produire plus rapidement dans un environnement en évolution rapide comme le glacier de Pine Island, où les chercheurs pensent que la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental s’est déjà formée. Un tournant est passé Quand il s'effondre dans l'océan.

READ  Un scientifique révèle les cibles de la future station de recherche lunaire_French.news.cn

Défis liés à la surveillance des changements glaciaires

Les images satellite fournissent un retour d’information continu. Mais les satellites en orbite autour de la Terre ne traversent chaque point de la Terre que tous les trois jours. Il est difficile de déterminer ce qui se passera pendant ces trois jours, surtout compte tenu de la vue dangereuse de la fragile banquise antarctique.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont combiné des outils pour comprendre la formation des failles. Ils ont utilisé des données sismiques enregistrées par des instruments placés sur la banquise par d'autres chercheurs en 2012 ainsi que des observations radar de satellites.

La glace glaciaire se comporte comme un solide sur de courtes échelles de temps, mais plutôt comme un liquide visqueux sur de longues échelles de temps.

« La formation d'une fissure ressemble-t-elle davantage à un bris de verre ou à un bris de Silly Putty ? C'était la question », a déclaré Ollinger. « Nos calculs de cet événement montrent que c'est très similaire au bris de verre. »

Le rôle de l’eau de mer et les recherches futures

Si la glace était un simple matériau fragile, elle se décomposerait plus rapidement, a déclaré Olinger. Une enquête plus approfondie a mis en évidence le rôle de l'eau de mer. L'eau de mer contenue dans les crevasses maintient l'espace ouvert contre les forces intérieures du glacier. Étant donné que l’eau de mer a une viscosité, une tension superficielle et une masse, elle ne peut pas combler un vide instantanément. Au lieu de cela, la vitesse à laquelle l’eau de mer remplit l’ouverture de la fissure contribue à ralentir la propagation de la fissure.

READ  Rencontrez la fille brésilienne de 8 ans Nicole Oliveira, qui a été surnommée la plus jeune astronome du monde

« Avant de pouvoir améliorer les performances des modèles de calotte glaciaire à grande échelle et les prévisions de l'élévation future du niveau de la mer, nous devons avoir une bonne compréhension, basée sur la physique, des nombreux processus différents qui influencent la stabilité de la plate-forme de glace », a déclaré Olinger.

Référence : « Le couplage océanique limite la vitesse de rupture pour l'événement de propagation de fissure de plate-forme glaciaire le plus rapide » par Stephanie D. Olinger et Bradley B. Lipofsky et Marin A. Denol, 05 février 2024, Fourni par l'Université du Golfe Arabique.
est ce que je: 10.1029/2023AV001023

La recherche a été financée par la National Science Foundation. Les co-auteurs sont Brad Lipofsky et Marine Degnole, tous deux membres du corps professoral de l'UW en sciences de la terre et de l'espace, qui ont commencé à conseiller leurs travaux à Harvard.

Continue Reading

science

La puce NVMe de l'iPhone 6S a été exploitée avec un PCB flexible

Published

on

La puce NVMe de l'iPhone 6S a été exploitée avec un PCB flexible

Psst ! Hé, gamin ! Vous souhaitez procéder à l'ingénierie inverse sur certains iPhones ? Eh bien, saviez-vous que les iPhones modernes utilisent PCIe, en particulier NVMe pour leurs puces de stockage ? Si oui, vous êtes-vous déjà demandé comment détecter ces communications ? Ce n'est plus étonnant, comme cette équipe de recherche Nous montre comment les exploiter Avec un interposeur BGA à circuit imprimé flexible (FPC) sur l'iPhone 6S, le premier iPhone à utiliser le stockage basé sur NVMe.

La recherche a été menée par [Mohamed Amine Khelif], [Jordane Lorandel]Et [Olivier Romain], et nous montre les détails de l'accès à une puce NVMe – à condition que vous soyez à l'aise avec le soudage BGA et que vous disposiez peut-être d'un appareil à rayons X pratique pour vérifier les erreurs. Au fur et à mesure que la recherche progressait, ils ont réussi à retirer la puce mémoire qui traitait des nuances de soudure, du manque d'emballage et du BGA, et ont ajouté une carte FR4 1:1 pour le premier test, qui s'est avéré concluant. Ensuite, ils ont créé un intermédiaire FPC qui a également exploité les broches de signal et de données, soudé la puce flash dessus, et l'iPhone 6S a démarré avec succès, analysant les lignes de données pour que nous puissions les voir.

Cela ressemble aux débuts d’une plateforme amusante pour la rétro-ingénierie des appareils iOS ou iPhone, et nous attendons avec impatience d’autres résultats ! Cette équipe de chercheurs En particulier, il était prolifique, abordant des sujets comme les attaques du MITM. I2C Et PleurerEn plus des recherches sur la sécurité des appareils et des smartphones de l'Internet des objets. Nous n'avons vu aucun fichier Eagle CAD publié pour les intrus, mais heureusement, la plupart des connaissances tournent autour de la technique de soudage, et l'article en décrit beaucoup. Vous voulez en savoir plus sur ces puces ? Nous avons parlé d'un autre pirate informatique qui a déjà tenté de les réutiliser. Ou peut-être souhaitez-vous en savoir plus sur NVMe ? Si tel est le cas, nous avons l’article pour vous.

READ  L'avancée pionnière du MIT en matière de topologie

Nous te remercions [FedX] Pour le partager avec nous sur le serveur Hackaday Discord !

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023