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Supraconductivité dans le graphène multicouche – Digne de la science
Un type de matériau qui permet à l’électricité de circuler avec peu de résistance est appelé un conducteur. Comme le cuivre dans le câblage électrique de votre maison, la résistance est faible mais elle est toujours là. Cette résistance signifie que l’électricité a besoin d’énergie pour circuler à travers les fils et que la perte d’énergie réchauffe le fil. C’est pourquoi trop de courant peut provoquer une surchauffe de l’électronique.
Un type spécial de matériau avec une résistance électrique nulle est appelé un supraconducteur. Sans résistance, la chaleur ne perd aucune énergie et le courant électrique circulera à travers le fil supraconducteur même après la suppression de la source d’alimentation. Dans la plupart des cas, les scientifiques doivent refroidir le matériau à des températures très basses pour obtenir la supraconductivité. Par exemple, le mercure est supraconducteur à -452°F ou -269°C ou moins.
Les scientifiques ont découvert que certains nanomatériaux peuvent agir comme des supraconducteurs. Une seule couche d’atomes de carbone disposés dans un motif hexagonal en forme de nid d’abeille est appelée carbone graphène. ces dernières années, Scientifiques Découvrir que lorsque deux couches de graphène sont empilées et légèrement tordues l’une par rapport à l’autre, elles deviennent supraconductrices.
Cette structure est appelée Graphène bicouche torsadé à angle magiqueou alors Matbeg, où « l’angle magique » fait référence à la quantité exacte de torsion qui conduit à la supraconductivité. Les scientifiques suggèrent que la supraconductivité dans MATBG survient parce que la torsion conduit à un décalage dans les atomes empilés, de sorte qu’un atome de carbone n’est plus directement en dessous de l’atome de carbone dans la deuxième couche. Ces motifs superposés dépareillés sont appelés un Motif moiré En mathématiques.
chercheurs récemment explorez-le une le système de trois couches de graphène torsadées les unes par rapport aux autres, ou Graphène tri-couche Magic Angle (MATTG), et a découvert la présence de supraconductivité lorsque la couche intermédiaire était tordue à des angles spécifiques. Lorsqu’un supraconducteur est placé dans un champ magnétique, il existe une intensité de champ magnétique critique à laquelle le supraconducteur redevient conducteur. Les scientifiques ont découvert que la supraconductivité dans le système à trois couches persistait dans des champs magnétiques près de trois fois plus élevés que dans le système à deux couches. Cela les a amenés à se demander si ces systèmes de graphène en couches faisaient en fait partie d’une famille plus large de supraconducteurs Moary.
Des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology ont récemment fabriqué et testé des dispositifs de graphène à quatre et cinq couches, appelés mat4g Et MAT5G successivement. À l’aide d’un laser, ils ont coupé de minuscules flocons de graphène à peu près de la même largeur qu’un grain de pollen. Ensuite, ils ont empilé les flocons de graphène, en alternant la couche torsadée. Dans la structure à quatre couches, les couches inférieure et troisième étaient alignées et les deuxième et quatrième couches étaient alignées. Dans la structure à cinq couches, les couches inférieure, intermédiaire et supérieure sont alignées. La quantité de torsion ou d’angle magique a été calculée à partir d’un modèle théorique. En utilisant cette technique, les scientifiques ont fabriqué quatre appareils MAT4G et six appareils MAT5G.
Les scientifiques ont placé les appareils au graphène dans un congélateur cryogénique et ont fait passer un courant électrique à travers chaque appareil. En mesurant la sortie, ils peuvent déterminer quand la résistance est passée à zéro. Les scientifiques ont mesuré la supraconductivité dans trois des quatre appareils MAT4G et les six appareils MAT5G. Dans les expériences MATBG précédentes, seulement environ la moitié des appareils présentaient une supraconductivité. Les scientifiques ont montré que la structure à deux couches était plus susceptible de se détendre vers des angles plus petits et de désactiver la supraconductivité.
Les scientifiques ont ensuite exploré l’état supraconducteur de chaque appareil sous un champ magnétique. Ils ont suspecté un comportement supraconducteur associé à la symétrie atomique dans chaque système, et se sont donc appuyés sur le fait que le nombre de couches était pair ou impair. Suivant ce raisonnement, ils s’attendaient à ce que la supraconductivité dans MAT5G persiste à des champs magnétiques plus élevés que dans MAT4G, similaire à ce qui avait été observé précédemment dans les dispositifs à deux et trois couches. Cependant, les scientifiques ont été surpris de constater que les deux appareils sont toujours supraconducteurs sous de forts champs magnétiques, similaires à MATTG.
Les scientifiques ont montré qu’un champ magnétique ajoute suffisamment d’élan aux atomes pour que les électrons puissent créer un tunnel entre deux couches. Dans un système à deux couches, cet effet tunnel peut diffuser des paires d’électrons essentielles à la supraconductivité. Lorsqu’il y a plus de couches dans la structure, ces effets s’annulent et les paires d’électrons persistent.
Les scientifiques ont également découvert que tous les dispositifs de graphène à couches magiques présentaient une structure électronique spéciale où l’énergie est indépendante de la quantité de mouvement, appelée bande plate. En d’autres termes, tous les électrons de la matière ont la même énergie, quelle que soit leur vitesse de déplacement. Dans ce cas, les électrons peuvent à la fois ralentir et s’apparier, ce qui est une explication possible de l’apparition de la supraconductivité dans ces matériaux. Ils suggèrent que les travaux futurs peuvent explorer la relation entre les bandes plates et la supraconductivité. Ils suggèrent également d’étendre la recherche à d’autres supraconducteurs moirés et à leurs applications potentielles.
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Le succès du lancement du vaisseau spatial rapproche la vision de Musk d'un voyage spatial bon marché
- Avec sa dernière mission Starship, SpaceX se prépare à réduire les coûts de lancement par 10, a déclaré un expert.
- La société a lancé jeudi son énorme fusée pionnière dans l’espace sans exploser pour la première fois.
- La réduction des coûts de lancement est cruciale pour ouvrir l’industrie.
Le lancement du Starship de SpaceX jeudi n'était pas seulement génial. Il s’agit peut-être d’un tournant majeur dans l’industrie spatiale.
L'énorme fusée d'Elon Musk, qui ne transportait ni charge utile ni personnes, n'a pas survécu à l'atterrissage de jeudi. Mais il a traversé l'espace et est retombé dans l'atmosphère terrestre avant d'exploser, un moment décisif pour SpaceX, 22 ans après sa fondation.
Les progrès rapides dans le développement du système de lancement Starship-Super Heavy laissent espérer que le géant de 400 pieds de haut deviendra pleinement opérationnel – et entièrement réutilisable – très bientôt.
Cette fusée massive est la clé de l'ambition d'Elon Musk de réduire les coûts à environ 10 millions de dollars par lancement, une étape cruciale pour ceux qui tentent d'établir leurs futures industries dans l'espace, comme l'exploitation minière d'astéroïdes ou les usines spatiales.
« Avec Starship, SpaceX est sur le point de réduire à nouveau les coûts de lancement », a déclaré jeudi à Business Insider Brendan Russo, professeur à la Harvard Business School et qui écrit un livre sur l'industrie spatiale.
SpaceX a déjà réduit les coûts de lancement
Starship-Super Heavy est le plus grand système de lancement jamais développé. Le propulseur ultra-lourd qui transporte le vaisseau spatial dans l’espace peut produire deux fois plus de poussée que les fusées qui ont envoyé les astronautes d’Apollo sur la lune.
Une fois pleinement développé, il devrait être capable de lancer jusqu’à 150 tonnes en orbite.
Cela fait beaucoup de marchandises. À titre de comparaison, le cheval de bataille de SpaceX, le Falcon 9, transporte environ 50 000 livres en orbite terrestre basse à chaque lancement.
Cela permet des économies d’échelle significatives, car davantage de charge utile peut être transportée à chaque lancement.
Mais cela aide également les entreprises à consacrer beaucoup moins d’argent à la préparation de leur charge utile.
« Dans l'histoire des vols spatiaux, la façon dont vous placez votre charge utile sur une fusée consiste à la réduire. Et lorsque vous la réduisez, vous dépensez beaucoup d'argent pour réduire votre technologie », explique Abhi Tripathi, directeur des opérations de mission de l'université. Du California Space Science Laboratory, Berkeley, à PE vendredi.
« Un vaisseau spatial vous donne la possibilité d'inverser cette équation. Il vous donne la possibilité d'utiliser une technologie plus primitive. Ne perdez pas de temps à réduire et à miniaturiser votre objet, utilisez quelque chose du commerce », a-t-il déclaré.
Un formidable lanceur que vous pouvez utiliser encore et encore
SpaceX ne parie pas seulement sur l’énorme potentiel de réduction des coûts de la fusée. Son principal pari est de rendre l’énorme fusée de 400 pieds entièrement réutilisable.
Pensez à combien coûterait un vol en avion si la compagnie aérienne devait construire un nouvel avion à chaque fois. C’est ainsi que la plupart des acteurs de l’industrie du lancement gèrent les fusées.
La réutilisabilité offre d’énormes opportunités pour réduire la facture. Et ce n’est pas une tentative dans le noir, SpaceX a déjà prouvé que le modèle économique fonctionne avec le Falcon 9.
Le propulseur de fusée de taille moyenne n’est pas éliminé. Au lieu de cela, après chaque lancement, il atterrit pour voler un autre jour. Grâce à cette technologie, SpaceX a pu proposer des lancements rapides et bon marché pour un coût d'environ 67 millions de dollars par vol.
Cela représente environ 1 500 $ par livre de chargement. En comparaison, la navette spatiale Il facture environ 25 000 $ la livre en 2011.
La promesse de Starship est de réutiliser pleinement les deux étages, indéfiniment.
Cela pourrait tout changer.
« Ils montrent qu'ils sont sur la bonne voie pour arriver là où ils veulent être dans un laps de temps incroyablement court », a déclaré à BI George Nield, ancien administrateur associé du Bureau des transports spatiaux commerciaux de la FAA.
« Cette voiture est tellement différente, tellement plus performante que tout ce que quiconque a jamais essayé de faire », a déclaré Nield. « Je pense que les gens n'apprécient pas nécessairement cela. »
La route est longue mais la fin est proche
Avec ces développements, les plans d'affaires pour les industries spatiales telles que Fabrication de produits à grande échelle Dans le vide spatial ou dans l’extraction de métaux rares sur des astéroïdes, cela pourrait susciter davantage d’intérêt parmi les partisans.
« Ces coûts élevés ont considérablement limité la portée des activités spatiales, limitant qui peut utiliser l'espace, comment il peut être utilisé et qui peut en bénéficier », a déclaré Russo de Harvard.
« La réduction des coûts de lancement a toujours été la première étape pour débloquer des sources de valeur plus larges et plus profondes à partir de l’espace », a-t-il déclaré.
SpaceX est prêt à aller de l'avant après le succès de jeudi. Cependant, il reste encore beaucoup de travail à faire avant que les industries puissent charger leur charge utile sur des engins spatiaux à moindre coût.
Dans le cadre de l'équation de Musk, SpaceX a besoin que le vaisseau spatial et son booster soient entièrement réutilisables. Cela n'a pas été tenté mercredi et le véhicule de soutien et le navire ont été perdus au retour.
Cependant, Tripathi s’attend à ce que ce ne soit pas trop loin. Il pense que SpaceX pourrait essayer de livrer des satellites Starlink lors du prochain lancement d'essai de Starship.
Quant à la réutilisabilité, « je pense que ce test a montré qu'ils ont probablement un ou deux autres tests », a-t-il déclaré.
« Je pense que les gens intelligents planifiaient déjà comme si le vaisseau spatial allait fonctionner. Et il est certain que les gens qui étaient sur la clôture ont peut-être commencé à s'en détacher dès les tests. [on Thursday]dit Tripathi.
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Les scientifiques ont découvert pourquoi d'étranges créatures marines sont couvertes de milliers de petits yeux
Les scientifiques ont découvert pourquoi une étrange créature marine appelée chiton est recouverte de milliers de petits yeux. Les chitons sont des coquillages à coquille dure.
Certains types de chitons ont des yeux ou des yeux à l'intérieur de leur coquille avec des lentilles constituées d'un minéral appelé aragonite. Bien que ces yeux soient petits et simples, ils fonctionnent comme des organes sensoriels et fournissent une véritable vision, permettant à l'huître de reconnaître les formes et la lumière.
D'autres types de chitons ont des « points oculaires » plus petits qui agissent comme des pixels individuels, créant un capteur optique à travers la coque similaire au fonctionnement de l'œil d'une mouche. Une nouvelle étude publiée dans la revue Science montre comment ces deux systèmes visuels différents sont apparus.
Les scientifiques ont conclu que les ancêtres des chitons ont fait évoluer leurs yeux à quatre occasions différentes, ce qui a conduit aux façons uniques dont les différentes espèces voient aujourd'hui. « Nous savions qu'il y avait deux types d'yeux, donc nous ne nous attendions pas à quatre origines indépendantes », a déclaré Rebecca Varney de l'Université de Californie à Santa Barbara, qui a dirigé l'étude. « Le fait est que les chitons ont développé des yeux quatre fois, en deux différentes régions. » « Les routes, c'est assez incroyable pour moi. »
Les scientifiques ont découvert que les petites marques en forme d’œil sur la chitine sont apparues il y a entre 260 et 200 millions d’années, lorsque les dinosaures sont apparus pour la première fois. Les rapports indiquent que les grandes taches en forme d'œil sur leur coquille sont apparues il y a entre 200 millions et 150 millions d'années. Étoile du jour.
Ensuite, ces marques ont à nouveau changé les yeux de la grande coquille il y a entre 150 et 100 millions d'années, et des plus petites il y a environ 75 à 25 millions d'années.
Ils ont également essayé de découvrir pourquoi ces changements se produisent dans différents types de cétones.
Les chitons ont des découpes spéciales dans leur coquille afin que leurs nerfs oculaires puissent pénétrer dans leur corps. L’équipe a découvert que les chitons avec de petites étiquettes oculaires présentaient plus de ces blessures que ceux avec de grandes étiquettes oculaires.
Cela signifie que les cétones présentant moins de blessures se sont retrouvées avec des coquilles oculaires moins nombreuses mais plus grandes et plus complexes. Mais ceux qui avaient le plus de blessures avaient de nombreuses marques mineures sur les yeux.
« Nous avons ici des preuves très claires dans le système naturel que l'évolution dépend de ce qui s'est passé avant, même si ce qui s'est passé avant semble n'avoir aucun rapport », a déclaré Todd Oakley de l'Université de Californie à Santa Barbara, l'un des principaux scientifiques de l'UC Santa Barbara. Barbara. . l'étude.
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SpaceX partage de superbes photos de fusée du vol Starship
Le troisième vol d'essai de Starship jeudi dernier a été le meilleur jamais réalisé, dépassant de loin les deux premières missions, qui ont eu lieu l'année dernière et se sont terminées par d'énormes boules de feu après seulement quelques minutes.
Cette fois, le vaisseau spatial – composé du booster Super Heavy du premier étage et du vaisseau spatial de l’étage supérieur – a continué à voler, les deux parties atteignant leur point de destination avant de se briser à l’atterrissage.
Cette mission extrêmement réussie, qui comprenait la fusée la plus puissante du monde, a constitué un élan majeur pour le projet Starship, puisque SpaceX vise à utiliser le véhicule pour des vols d'équipage et de fret vers la Lune dans les années à venir. Il pourrait également être utilisé pour la première mission humaine sur Mars, peut-être dans les années 2030, même s’il reste encore beaucoup de travail préparatoire à accomplir avant de tenter une entreprise aussi ambitieuse.
SpaceX a depuis partagé des images époustouflantes de sa dernière mission Starship. Il comprend des gros plans de la fusée de 120 mètres quittant la rampe de lancement de l'installation Starbase de SpaceX à Boca Chica, au Texas :
Décollage du vol 3 vu du haut de la tour pic.twitter.com/JPlXDBONAb
– EspaceX (@SpaceX) 15 mars 2024
Elle a également partagé une vidéo au ralenti à vue plus large, montrant la fusée géante quittant la rampe de lancement, libérant près de 17 millions de livres de poussée, la plus grande poussée jamais réalisée pour une fusée :
Vue au ralenti du vaisseau spatial s'élevant à travers les nuages au-dessus de Starbase pic.twitter.com/QEvcMmsLtO
– EspaceX (@SpaceX) 15 mars 2024
Plus tard au cours de la mission, des caméras attachées au vaisseau spatial Starship ont fourni ces images spectaculaires à environ 145 milles au-dessus de la Terre. Les deux dernières images montrent la voiture qui chauffe et brille en rouge alors qu'elle descend à grande vitesse avant de finalement se désintégrer :
Navire dans l'espace pic.twitter.com/ge5vJ0q9jW
– EspaceX (@SpaceX) 16 mars 2024
SpaceX a répertorié un certain nombre de premières réalisées lors de son dernier vol d'essai Starship. Ils comprenaient un booster très lourd effectuant une manœuvre de retournement et complétant une combustion complète du booster pour l'envoyer vers le point d'atterrissage dans le golfe du Mexique.
En outre, le missile Super Heavy a réussi à allumer plusieurs moteurs pour la toute première fois, bien que le missile ait explosé peu de temps après à une altitude d'environ 460 mètres au-dessus du golfe du Mexique.
Après la séparation des étages, les six moteurs Raptor de Starship ont démarré avec succès et le vaisseau spatial a pu atteindre son orbite cible, devenant ainsi le premier vaisseau spatial à effectuer une ascension complète.
SpaceX a déclaré qu'il examinait actuellement les données collectées lors du vol d'essai le plus récent et cherchait à augmenter sa cadence de lancement à mesure que l'on avance en 2024. En d'autres termes, il ne faudra peut-être pas longtemps avant de voir un autre vaisseau spatial prendre son envol.
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