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Les scientifiques piègent les atomes de krypton dans des nanotubes de carbone pour former un gaz unidimensionnel

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Les scientifiques piègent les atomes de krypton dans des nanotubes de carbone pour former un gaz unidimensionnel

Des chercheurs de l'Université de Nottingham ont réalisé une percée scientifique en piégeant des atomes de krypton à l'intérieur de nanotubes de carbone, créant ainsi un gaz unidimensionnel. Ceci a été réalisé grâce à la microscopie électronique à transmission avancée, révélant des informations sur le comportement atomique et les forces interatomiques. (Concept de l'artiste.) Crédit : SciTechDaily.com

Les scientifiques piègent les atomes de krypton dans des nanotubes de carbone, formant un gaz unidimensionnel et fournissant de nouvelles informations sur le comportement atomique et les forces moléculaires.

Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à piéger des atomes de krypton (Kr), un gaz rare, à l'intérieur d'un nanotube de carbone pour former un gaz unidimensionnel.

Des scientifiques de Université de NottinghamL'école de chimie de l'UCLA a utilisé des techniques avancées de microscopie électronique à transmission (TEM) pour capturer le moment où les atomes de Kr s'agglutinent, un par un, à l'intérieur d'un récipient en forme de « nano-tube à essai » d'un diamètre un demi-million de fois plus petit que la largeur d'un cheveu humain. . . La recherche a été publiée dans Journal de l'American Chemical Society.

Les scientifiques étudient le comportement des atomes depuis qu’ils supposent qu’ils constituent les unités de base de l’univers. Le mouvement des atomes a un impact significatif sur des phénomènes fondamentaux tels que la température, la pression, l’écoulement des fluides et les réactions chimiques. Les méthodes de spectroscopie traditionnelles peuvent analyser le mouvement de grands groupes d'atomes, puis utiliser les données moyennées pour expliquer les phénomènes au niveau atomique. Cependant, ces méthodes ne montrent pas ce que font les atomes individuels à un moment précis.

Innovations en imagerie atomique

Le défi auquel les chercheurs sont confrontés lors de l’imagerie des atomes est qu’ils sont très petits, entre 0,1 et 0,4 nanomètres, et qu’ils peuvent se déplacer à des vitesses très élevées d’environ 400 m/s en phase gazeuse, à la vitesse de l’échelle du son. Cela rend très difficile l’imagerie directe des atomes en action, et la création de représentations visuelles continues des atomes en temps réel reste l’un des défis scientifiques les plus importants.

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Le professeur Andrei Klopistov, de l’École de chimie de l’Université de Nottingham, a déclaré : « Les nanotubes de carbone nous permettent de piéger les atomes, de les placer avec précision et de les étudier en un seul endroit. »atome Niveau en temps réel. Par exemple, nous avons réussi à piéger les atomes de krypton (Kr) du gaz rare dans cette étude. Le Kr ayant un numéro atomique élevé, il est plus facile à observer en TEM que les éléments plus légers. Cela nous a permis de suivre les positions des atomes de Kr sous forme de points mobiles.


Atomes de Kr uniques piégés dans des cages de fullerène C60 à l'intérieur d'un nanotube. Crédit : Université de Nottingham

Le professeur Ute Kaiser, ancien chef du groupe de microscopie électronique pour la science des matériaux et professeur principal à l'université d'Ulm, a ajouté : « Nous avons utilisé notre SALVE TEM de pointe, qui corrige les aberrations chromatiques et sphériques, pour observer le processus des atomes de krypton. se réunir pour former Kr2 Paires. Ces paires sont maintenues ensemble par l’interaction de Van der Waals, une force mystérieuse qui régit le monde des molécules et des atomes. Il s’agit d’une innovation passionnante, car elle nous permet de voir la distance de Van der Waals entre deux atomes dans l’espace réel. Il s’agit d’un développement important dans le domaine de la chimie et de la physique et peut nous aider à mieux comprendre le fonctionnement des atomes et des molécules.

Les chercheurs ont utilisé des fullerènes Buckminster, des molécules en forme de ballon de football composées de 60 atomes de carbone, pour transférer des atomes de Kr individuels dans des nanotubes. La fusion de molécules de buckminsterfullerène pour former des nanotubes de carbone imbriqués a contribué à améliorer la précision des expériences. « Les atomes de krypton peuvent être libérés des cavités fullerènes en incorporant des cages à carbone », explique Ian Cardillo Zalo, doctorant à l'Université de Nottingham, responsable de la préparation et de l'analyse de ces matériaux. Ceci peut être réalisé en chauffant à 1200 degréssC ou irradiation avec un faisceau d'électrons. La liaison inter-évaluateurs entre les atomes de Kr et son comportement dynamique semblable à celui d'un gaz peuvent être étudiés dans une seule expérience TEM.

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Gaz unidimensionnel et recherche future

Le groupe a pu observer directement les atomes de Kr émergeant des cages de fullerène pour former un gaz unidimensionnel. Une fois libérés de leurs molécules porteuses, les atomes de Kr ne peuvent se déplacer que dans une seule dimension le long du canal des nanotubes en raison de l’espace extrêmement étroit. Les atomes dans une rangée d'atomes de Kr liés ne peuvent pas se croiser et sont obligés de ralentir, comme des véhicules dans un embouteillage. L’équipe a capturé l’étape cruciale où les atomes de Kr isolés se transforment en un gaz unidimensionnel, provoquant la disparition de l’anisotropie d’un seul atome dans le TEM. Cependant, les techniques complémentaires de TEM à balayage (STEM) et de spectroscopie de perte d'énergie électronique (EELS) ont permis de suivre le mouvement des atomes au sein de chaque nanotube en cartographiant leurs signatures chimiques.

« En focalisant le faisceau d'électrons sur un diamètre beaucoup plus petit que la taille atomique, nous sommes capables de parcourir le nanotube et d'enregistrer les spectres des atomes individuels piégés à l'intérieur », a déclaré le professeur Quentin Ramasi, directeur de SuperSTEM, un centre de recherche national de l'EPSRC. . Même si ces atomes bougent. Cela nous donne une carte spectrale du gaz unidimensionnel, confirmant que les atomes sont délocalisés et remplissent tout l’espace disponible, comme le fait un gaz normal.

Le professeur Paul Brown, directeur du Centre de recherche sur les nano-ondes et les micro-ondes (nmRC) de l'Université de Nottingham, a déclaré : « À notre connaissance, c'est la première fois que des chaînes d'atomes de gaz nobles sont directement visualisées, créant ainsi un gaz unidimensionnel. Ces systèmes atomiques fortement interconnectés ont des propriétés extraordinaires de conduction et de diffusion de la chaleur. La microscopie électronique à transmission a joué un rôle crucial dans la compréhension de la dynamique des atomes en temps réel et dans l'espace direct.

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L’équipe prévoit d’utiliser la microscopie électronique pour imager les transitions de phase et les réactions chimiques à température contrôlée dans des systèmes unidimensionnels, afin de percer les secrets de ces états inhabituels de la matière.

Référence : « Imagerie atomique résolue dans le temps des dimères, des chaînes et de la transition vers un gaz unidimensionnel » par Ian Cardillo-Zallo, Johannes Biskupic, Sally Bloodworth et Elizabeth S. Marsden, Michael W. Fay et Quentin M. Ramas. , Graham A. Rance, Craig T. Stubilo, William J. Cole, Benjamin L. Ware, Richard J. Whitby, Uti Kaiser, Paul D. Brown et André N. Khlobestov, le 22 janvier 2024, ACS Nano.
est ce que je: 10.1021/acsnano.3c07853

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

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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.


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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. »

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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.

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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!'

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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.

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Un signal d’alarme depuis l’Antarctique

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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. « .

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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.

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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.

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« 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.

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

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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.

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

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