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Nanomatériaux auto-assemblés pour une fabrication durable

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Nanomatériaux auto-assemblés pour une fabrication durable

À mesure que les appareils électroniques deviennent plus petits, les matériaux nécessaires à leur fabrication deviennent également plus petits. Nanosciences Il s’agit de l’étude de matériaux extrêmement petits qui trouvent des utilisations dans les applications de stockage d’énergie, d’électronique, de santé et de sécurité, etc.

Désormais, une équipe dirigée par le département américain de l'Énergie (Ministère de l'Énergie) Le Lawrence Berkeley National Laboratory a développé une nouvelle méthode d'auto-assemblage pour fabriquer plusieurs couches 2D Nano-papiers. Une nanofeuille est un matériau extrêmement petit, semblable à une lasagne, composé de très fines couches de polymères et de nanoparticules.

Ces nanofeuilles ont considérablement réduit le nombre de défauts par rapport aux méthodes précédentes, ce qui prolongera la durée de vie de certains appareils électroniques grand public. Étant donné que les nanofeuilles fabriquées avec cette nouvelle méthode sont recyclables, cette méthode peut également permettre une approche de fabrication durable qui réduit le nombre de pièces d'un appareil électronique qui doivent être éliminées dans les décharges.

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« Nos travaux surmontent un obstacle de longue date dans le domaine des nanosciences : étendre la fabrication de nanomatériaux en matériaux utiles pour les applications manufacturières et commerciales. « C'est vraiment excitant parce que cela a pris des décennies. » —Ting Xu, Laboratoire national Lawrence Berkeley

L’équipe est la première à développer avec succès un matériau barrière polyvalent et haute performance à partir de nanofeuilles auto-assemblées. Les chercheurs ont utilisé la source avancée de photons (Agence de presse algérienne), une Ministère de l'Énergie Bureau des installations pour les utilisateurs scientifiques à Ministère de l'ÉnergieLaboratoire National d'Argonne. C'était une percée Rapporté dans le magazine nature.

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« « Notre travail surmonte un obstacle de longue date dans le domaine des nanosciences : élargir la fabrication de nanomatériaux en matériaux utiles pour la fabrication et les applications commerciales », a déclaré Ting Xu, scientifique principal du Berkeley Lab, le chercheur principal qui a dirigé l'étude. « « C'est vraiment excitant parce que cela a pris des décennies. »

L’un des défis liés à l’exploitation des nanosciences pour créer des matériaux fonctionnels réside dans la nécessité d’assembler de nombreux petits éléments. Ceci afin que le nanomatériau puisse devenir suffisamment gros pour être utile. Bien que l'empilement de nanofeuilles soit l'un des moyens les plus simples de transformer des nanomatériaux en un produit, « Les « défauts d’empilement » – les espaces entre les nanofeuilles – sont inévitables lorsque l’on travaille avec des nanofeuilles existantes.

« Si vous envisagez de construire un 3D A partir de carreaux fins et plats, vous aurez des couches qui atteignent la hauteur de la structure. « Mais vous aurez également des espaces dans chaque couche où les deux carreaux se rencontrent », a déclaré la première auteure Emma Fargo, ancienne étudiante diplômée et chercheuse postdoctorale au Berkeley Lab. « « Il est tentant de réduire le nombre d'espaces en agrandissant les carreaux, mais ils deviennent plus difficiles à travailler », explique Vargo.

Le nouveau matériau nanofeuille résout le problème de l’empilement des défauts en contournant complètement l’approche des feuilles empilées séquentiellement. Au lieu de cela, l’équipe a mélangé un mélange de matériaux connus pour s’auto-assembler en petites molécules. Ils ont utilisé des couches alternées de matériaux constitutifs, en suspension dans un solvant.

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Expériences sur la source de neutrons de fragmentation, A Ministère de l'Énergie Bureau des installations pour les utilisateurs scientifiques à Ministère de l'ÉnergieLe laboratoire national d'Oak Ridge, à Oak Ridge, a aidé les chercheurs à comprendre les premières étapes grossières de l'auto-assemblage des mélanges. Au fur et à mesure que le solvant s'évapore, les petites particules s'agrègent et s'organisent spontanément en couches de matrice rugueuses. Ils se solidifient ensuite en nanofeuillets denses. De cette manière, les couches ordonnées sont formées simultanément plutôt que empilées les unes après les autres dans un processus séquentiel. Les petites pièces doivent seulement être déplacées sur de courtes distances pour être organisées et combler les espaces. Cela évite en outre les problèmes de mobilité « tuiles »et les inévitables écarts entre eux.

Les chercheurs s’attendaient à ce que le mélange complexe utilisé dans la présente étude possède deux propriétés idéales. Ils s’attendaient également à ce que le nouveau système de nanoplaques soit légèrement affecté par la chimie de surface différente. Ils ont estimé que cela permettrait au même mélange de former une barrière protectrice sur diverses surfaces, telles que l'écran de verre d'un appareil électronique ou un masque en polyester.

Pour tester les performances du matériau en tant que couche isolante dans de nombreuses applications différentes, les chercheurs ont fait appel à certaines des meilleures installations de recherche du pays.

Lors des expériences en Agence de presse algérienneLes chercheurs ont étudié comment un mélange de polymères, de petites molécules organiques et de nanoparticules forme une couche sur la paroi interne d'un capillaire de quartz lorsque le solvant s'évapore lentement dans l'air sec.

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« Merci d'avoir brillé Rayon X produit par Agence de presse algérienne et un détecteur de rayons X avancé positionné dans la ligne de lumière 8-ID-I« Nous avons pu cartographier la manière dont chaque composant s'assemble sur une large gamme d'échelles de longueur », a déclaré Qingting Zhang, scientifique d'Argonne, co-auteur de l'article.

Maintenant qu’ils ont démontré avec succès comment fabriquer facilement un matériau polyvalent et fonctionnel pour diverses applications industrielles à partir d’un seul nanomatériau, les chercheurs prévoient d’améliorer la recyclabilité du matériau. Ils ajouteront également la possibilité d'ajuster les couleurs (il est actuellement disponible en bleu) à son répertoire.

le Agence de presse algérienne En cours de mise à niveau complète. Une fois la mise à niveau terminée Agence de presse algérienne Il permettra d’étudier l’auto-assemblage des nanoparticules depuis l’échelle nanométrique jusqu’à l’échelle du dispositif, en commençant dès le début du processus d’auto-assemblage.

référence: Fargo E, Ma L, Li H et al. Composés fonctionnels par programmation de croissance de nanofeuilles basée sur l'entropie. nature. 2023;623(7988):724-731. est ce que je: 10.1038/s41586-023-06660-x

Cet article a été republié ci-dessous Matiéres. Remarque : Le matériel peut avoir été modifié en termes de longueur et de contenu. Pour plus d’informations, veuillez contacter la source susmentionnée.

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Des fossiles d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé découverts dans l'est de la Chine

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Des fossiles d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé découverts dans l'est de la Chine
(Chine) 10h15, 02 mars 2024

Cette image fournie par l'équipe de recherche montre un modèle 3D d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé, Datai yingliangis. (Xinhua)

BEIJING, 1er mars 2019 (Xinhua) – Des chercheurs ont baptisé un nouveau type de dinosaure cuirassé « Datai Yingliangis » après avoir découvert deux spécimens dans la province du Jiangxi, dans l'est de la Chine.

La découverte du nouveau dinosaure est un ajout important aux archives fossiles des ankylosaurines, un type de dinosaure cuirassé célèbre du début du Crétacé supérieur, selon Xing Lida, professeur agrégé à l'Université chinoise des géosciences de Pékin (CUGB).

Les deux spécimens étaient des subadultes mesurant chacun 3,5 à 4 mètres de longueur. Ils avaient tous deux une paire de cornes distinctives sur les joues.

Les troisième et quatrième vertèbres cervicales des dinosaures ont été coupées par des restes de grottes incurvés d'environ 2 cm de diamètre.

« Ces restes sont généralement des marques de grottes laissées par des mollusques ou d'autres invertébrés dans les sédiments, qui peuvent avoir simplement percé des trous dans les sédiments et sont étroitement liées à Datai yingliangis », a expliqué Sheng.

Il est intéressant de noter que les deux dinosaures ont été trouvés l’un sur l’autre, ce qui serait dû à l’enfouissement rapide de dépôts de sable éolien. « C'est probablement lié au comportement social des ankylosaures », a ajouté Xing.

L'étude a été publiée dans le Journal of Vertebrate Anatomy and Paleontology.

Cette photo prise par l'équipe de recherche le 25 février 2024 montre les fossiles d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé, Datai yingliangis. (Xinhua)

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Cette photo prise par l'équipe de recherche le 25 février 2024 montre les fossiles d'une nouvelle espèce de dinosaure cuirassé, Datai yingliangis. (Xinhua)

(Éditeur Web : Tian Yi, Wu Chaolan)

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Des astronomes mesurent la paire de trous noirs supermassifs la plus lourde jamais découverte

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Des astronomes mesurent la paire de trous noirs supermassifs la plus lourde jamais découverte

Les astronomes utilisent les données d'archives de Télescope Gemini Nord Ils ont mesuré un trou noir binaire supermassif situé dans la galaxie elliptique B2 0402+379.

Vue d'artiste d'un trou noir supermassif binaire dans la galaxie elliptique B2 0402+379. Source image : NOIRLab / NSF / AURA / J. daSilva / M. Zamani.

La paire d’objets compacts au centre de B2 0402+379 est le seul trou noir binaire résolu de manière suffisamment détaillée pour voir les deux objets séparément.

Il détient le record de la plus petite distance jamais mesurée directement, à seulement 24 années-lumière.

Bien que cette séparation étroite suggère une forte fusion, une autre étude a révélé que le couple s'est arrêté à cette distance depuis plus de 3 milliards d'années, ce qui soulève la question : ; Qu’est-ce que la perturbation ?

Pour mieux comprendre la dynamique du système et sa fusion bloquée, le professeur Roger Romani de l'Université de Stanford et ses collègues se sont penchés sur les données d'archives de Gemini North. Spectrographe multi-objets Gemini (GMOS), qui leur a permis de déterminer la vitesse des étoiles à proximité des trous noirs.

« L'excellente sensibilité du GMOS nous a permis de cartographier les vitesses croissantes des étoiles lorsque nous regardons le centre galactique. Nous avons ainsi pu en déduire la masse totale des trous noirs », a déclaré le professeur Romani.

Les auteurs estiment que la masse du trou noir est 28 milliards de fois celle du Soleil, qualifiant la paire de trou noir binaire le plus lourd jamais mesuré.

Non seulement cette mesure fournit un contexte précieux pour la formation du système binaire et l’histoire de la galaxie hôte, mais elle conforte la théorie de longue date selon laquelle la masse du trou noir supermassif binaire joue un rôle clé dans la perturbation d’une fusion potentielle.

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« Les archives de données de l'Observatoire international Gemini contiennent une mine d'or de découvertes scientifiques inexploitées », a déclaré le Dr Martin Steele, directeur du programme NSF à l'Observatoire international Gemini.

« Les mesures collectives de cet énorme trou noir binaire sont un exemple frappant de l'impact potentiel de nouvelles recherches explorant ces riches archives. »

Comprendre comment ce duo se forme peut aider à prédire comment et quand il fusionnera, et un ensemble de preuves suggère que le couple se forme à travers plusieurs fusions de galaxies.

La première est que B2 0402+379 est un « amas fossile », ce qui signifie qu’il est le résultat de la fusion d’un certain nombre d’étoiles et de gaz dans un amas de galaxies entier en une seule galaxie massive.

De plus, la présence de deux trous noirs supermassifs, ainsi que leurs grandes masses combinées, suggèrent qu’ils résultent de la fusion de plusieurs trous noirs plus petits provenant de plusieurs galaxies.

Après la fusion des galaxies, les trous noirs supermassifs n’entrent pas en collision frontale. Au lieu de cela, ils commencent à se tirer dessus lorsqu’ils s’installent sur une orbite spécifique.

À chaque passage que vous effectuez, l’énergie est transférée des trous noirs aux étoiles qui les entourent.

Au fur et à mesure qu’ils perdent de l’énergie, la paire se rapproche de plus en plus jusqu’à ce qu’ils ne soient plus qu’à des années-lumière l’un de l’autre, où le rayonnement gravitationnel prend le dessus et ils fusionnent.

Ce processus a été observé directement dans des paires de trous noirs de masse stellaire – le premier cas de ce type jamais enregistré remonte à 2015 via la détection d’ondes gravitationnelles – mais n’a jamais été observé dans un binaire de type supermassif.

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Grâce à de nouvelles connaissances sur la masse extrêmement importante du système, les astronomes ont conclu qu'un nombre exceptionnellement élevé d'étoiles aurait été nécessaire pour ralentir suffisamment l'orbite binaire et les rapprocher à ce point.

Ce faisant, les trous noirs semblent avoir éjecté presque toute la matière dans leur environnement, laissant le noyau galactique dépourvu d’étoiles et de gaz.

Sans plus de matériel disponible pour ralentir davantage l'orbite de la paire, leur fusion s'est arrêtée dans ses phases finales.

Le professeur Romani a déclaré : « Les galaxies contenant des paires de trous noirs plus légers semblent généralement avoir suffisamment d’étoiles et de masse pour rapprocher rapidement les deux. »

« Comme cette paire est si lourde, il aurait fallu beaucoup d'étoiles et de gaz pour faire le travail. Mais le duo a nettoyé la galaxie centrale de cette matière, la laissant inactivée et accessible pour notre étude. »

Il reste à déterminer si les deux hommes surmonteront leur stase et finiront par fusionner sur des échelles de temps de plusieurs millions d’années, ou s’ils continueront pour toujours dans les limbes orbitaux.

S’ils fusionnent, les ondes gravitationnelles qui en résulteront seront 100 millions de fois plus puissantes que celles résultant de la fusion de trous noirs de masse stellaire.

Il est possible que la paire puisse surmonter cette distance finale via une autre fusion de galaxies, ce qui pomperait le système avec du matériel supplémentaire, ou peut-être un troisième trou noir, pour ralentir suffisamment l'orbite de la paire pour la fusion.

Cependant, étant donné le statut de B2 0402+379 en tant qu'amas fossile, une autre fusion galactique est peu probable.

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« Nous sommes impatients de poursuivre les investigations sur le noyau de B2 0402+379, où nous examinerons la quantité de gaz présente », a déclaré Tirth Surti, étudiant de premier cycle à l'Université de Stanford.

« Cela devrait nous permettre de mieux comprendre si les trous noirs supermassifs pourraient éventuellement fusionner ou s'ils resteraient bloqués sous forme binaire. »

le résultats apparaît dans Journal d'astrophysique.

_____

Tirth Surti et autres. 2024. Cinématique centrale et masse du trou noir 4C+37.11. a B c 960, 110 ; est ce que je: 10.3847/1538-4357/ad14fa

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Le rover Perseverance observe la pale de rotor remorquée d'un hélicoptère Ingenuity à la surface de Mars (photos)

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Le rover Perseverance observe la pale de rotor remorquée d'un hélicoptère Ingenuity à la surface de Mars (photos)

La lame était cassée, toujours non forgée, et a été retrouvée sur Mars.

Des passionnés de l'espace examinant des images brutes du rover Perseverance de la NASA ont récemment découvert la pale d'hélicoptère cassée d'Ingenuity gisant dans le sable martien. Ingenuity a été définitivement cloué au sol à la suite de l'accident de perte de pale, un atterrissage difficile survenu à la fin de son vol le 18 janvier.

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