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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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Psyché envoie toujours des données à la maison à des vitesses haut débit

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Psyché envoie toujours des données à la maison à des vitesses haut débit

Quand j’ai entendu parler de cela, j’ai ressenti un pincement au cœur. Au cours de la dernière année, j'ai utilisé un service haut débit 4G modeste et j'ai obtenu au mieux 20 Mbps, mais la mission Psyché de la NASA a quand même obtenu 23 Mbps sur une distance de 225 millions de kilomètres ! Tout cela est dû au modèle du système de transmission optique utilisé dans la sonde. Cela signifie qu'elle peut obtenir un taux de transfert de données jusqu'à 100 fois supérieur à celui d'une radio ordinaire.

La mission Pysche de la NASA est en passe d'explorer, sans surprise, l'astéroïde riche en métaux situé entre les orbites de Mars et Jupiter, appelé Psyché. La chose intéressante à propos de l’astéroïde est qu’il semble être le noyau riche en fer d’une planète non formée. Le vaisseau spatial transportait une large gamme d'instruments scientifiques pour explorer l'astéroïde, notamment un imageur, un spectromètre à rayons gamma et à neutrons, un magnétomètre et une plate-forme gravitationnelle en bande X.

Son voyage de deux ans a commencé le 13 octobre avec sa destination, un petit monde qui pourrait nous aider à percer certains des secrets de la formation de notre système solaire. La théorie selon laquelle Psyché est un noyau planétaire défaillant n'est pas confirmée, ce sera donc l'un des objectifs de sa première mission ; Était-ce simplement du métal non fondu ou était-ce un noyau ? Pour comprendre cela, il faut connaître son âge. En plus de l'origine, d'autres objectifs sont d'explorer la formation et sa topographie à la surface.

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L'astéroïde de Sotchi a été découvert en mars 1852 par l'astronome italien Annibale de Gasparis. Parce qu'il l'a découvert, il a été autorisé à lui donner un nom et a choisi Psyché, d'après la déesse grecque de l'âme. Il tourne autour du soleil à une distance allant de 378 millions à 497 millions de kilomètres, et il lui faut environ 5 années terrestres pour terminer son cycle. En forme de pomme de terre, ou peut-être plus précisément classée comme « irrégulière », il s’agit en fait d’une petite forme ellipsoïde qui mesure 280 kilomètres de large dans sa partie la plus large et 232 kilomètres de long.

Illustration de l’astéroïde métallique Psyché. Crédit image : Peter Rubin/NASA/JPL-Caltech/Arizona State University

Le système de communication expérimental est peut-être plus intéressant que les cibles (même si j'ai hâte d'en apprendre davantage sur cet astéroïde fascinant). La technologie DSOC (Deep Space Optical Communications) nouvellement développée n’est pas la principale plate-forme de communication mais existe sous forme de prototype.

Le système optique, qui repose sur la technologie laser, a réussi à transmettre des données techniques sur une distance de 226 millions de kilomètres. Le plus impressionnant peut-être est que le vaisseau spatial a démontré qu'il est capable de transmettre à un débit de 267 mégabits par seconde (oui, vous avez bien lu, un peu plus d'un quart de gigabit par seconde !). L'incroyable vitesse de téléchargement a été atteinte le 11 décembre. L'année dernière, lorsqu'une connexion haut débit de 15 secondes a été établie, une vidéo haute définition a été envoyée sur Terre. Malheureusement, à mesure que le vaisseau spatial recule, sa capacité à transmettre des données diminuera. Cela reste cependant bien meilleur que les connexions sans fil classiques.

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Grâce à un puissant laser modulé, le laboratoire du télescope de communications optiques en Californie pourra envoyer des données à faible débit à Psyché. Pour recevoir les données, un récepteur de comptage de photons a été installé à l'observatoire Caltech Palomar pour capturer les informations envoyées par le vaisseau spatial. La communication a toujours été un défi majeur dans l’exploration spatiale, et même si nous ne pouvons pas réduire le temps de transit des données, nous pouvons améliorer la quantité de données envoyées à tout moment. Un grand pas en avant dans l’exploration spatiale.

source : La démonstration de communications optiques de la NASA transmet des données à plus de 140 millions de kilomètres

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Des satellites surveillent des groupes d' »araignées » répartis dans une ville inca sur Mars

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Des satellites surveillent des groupes d' »araignées » répartis dans une ville inca sur Mars

Des caractéristiques saisonnières ressemblant à des araignées ont été repérées poussant à travers les fissures de la surface de Mars. Azerbaïdjanactualités Citation de rapports Site Space.com.

Le vaisseau spatial Mars Express de l'Agence spatiale européenne a capturé de nouvelles images de petites structures sombres ressemblant à des araignées se précipitant dans une région de Mars connue sous le nom de Cité Inca, près du pôle sud de la planète rouge.

Ce phénomène apparaît lorsque la lumière du soleil printanière réchauffe les couches de dioxyde de carbone déposées pendant le sombre hiver martien. À son tour, la glace de dioxyde de carbone dans la couche inférieure se transforme en gaz, qui s'accumule et finit par briser la glace sus-jacente qui mesure jusqu'à 1 mètre d'épaisseur, selon un communiqué de l'Agence spatiale européenne.

Le gaz qui s'échappe transporte la poussière sombre du sol vers le haut, forçant finalement la poussière à sortir des couches supérieures de glace comme l'eau d'un geyser avant de se déposer à la surface. Cela crée des formations d'araignées fracturées de 0,03 à 0,6 miles (45 mètres à 1 kilomètre) de largeur.

La cité inca de Mars, officiellement connue sous le nom de Labyrinthe d'Angostos, présente une grille linéaire presque géométrique de collines comme les monuments incas sur Terre. Il fait partie d'une formation circulaire d'environ 86 km de large, ce qui suggère qu'il pourrait s'agir d'un cratère d'impact strié formé par de la lave s'élevant à travers la croûte fracturée de Mars et s'érodant au fil du temps.

« Nous ne savons toujours pas exactement comment la ville inca s'est formée », ont déclaré les responsables de l'ESA dans le communiqué. « Les dunes auraient pu se transformer en pierre au fil du temps. Peut-être que des matériaux tels que du magma ou du sable se sont infiltrés à travers des feuilles brisées de roche martienne. Ou encore les crêtes pourraient être des structures dentelées associées aux glaciers. »

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Les dernières images de la cité inca ont été capturées par la caméra stéréo haute résolution (HRSC) de Mars Express le 27 février 2024, pendant la saison d'automne martienne. L'instrument Cassis (Color and Surface Imaging System) à bord de l'ExoMars Trace Gas Orbiter de l'ESA a documenté les mêmes caractéristiques en forme d'araignée près du pôle sud de Mars le 4 octobre 2020. Le prochain équinoxe de printemps martien aura lieu le 12 novembre 2024.

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Qui sera le premier à piloter le vaisseau spatial Boeing Starliner le mois prochain ?

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Qui sera le premier à piloter le vaisseau spatial Boeing Starliner le mois prochain ?
Les astronautes de la NASA seront les premiers à se lancer dans l'espace à bord de la capsule Starliner de Boeing le 6 mai.

Boeing devrait lancer sa capsule Starliner dans l'espace le mois prochain, et elle sera pilotée par deux astronautes qualifiés de la National Aeronautics and Space Administration (NASA). NBC mentionné.

Les astronautes de la NASA Barry « Butch » Wilmore et Sunita Williams seront les premiers dans l'espace à bord du premier vol d'essai en équipage de Boeing vers la Station spatiale internationale (ISS) le 6 mai.

Ils sont arrivés jeudi au Kennedy Space Center de l'agence en Floride et y resteront jusqu'au lancement.

« C'est là que le caoutchouc rencontre la route, là où nous quittons cette planète, et c'est plutôt cool », a déclaré Williams lors d'une conférence de presse après son arrivée.

Des astronautes vétérans et d’anciens pilotes d’essai de l’US Navy ont été sélectionnés par la NASA en 2022.

Wilmore, originaire du Tennessee et commandant de mission, a effectué deux vols spatiaux précédents, passant 178 jours dans l'espace.

Il a piloté la navette spatiale Atlantis jusqu'à la station spatiale en 2009 et s'est lancé en orbite à bord d'un vaisseau spatial russe Soyouz en 2014 en tant que membre de l'équipage de l'Expédition 41.

Williams, originaire du Massachusetts, est le pilote de mission qui a déjà effectué deux séjours à bord de la Station spatiale internationale, totalisant 322 jours dans l'espace.

Elle s’est d’abord envolée vers la Station spatiale internationale à bord de la navette spatiale Discovery et y est restée environ six mois.

En 2012, Williams est retourné dans l’espace à bord d’un vaisseau spatial Soyouz de fabrication russe, où il est resté environ quatre mois.

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Les astronautes vont désormais passer la semaine prochaine à travailler sur des exercices de préparation et d'entraînement de dernière minute, selon la NASA.

Si l’équipage parvient à la Station spatiale internationale, il y passera environ une semaine avant de retourner sur Terre.

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