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Cientistas descobriram uma substância estranha onde os elétrons ficam parados

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Cientistas descobriram uma substância estranha onde os elétrons ficam parados

Pesquisadores da Rice University descobriram um novo mineral cristalino 3D que retém elétrons no lugar devido à interação única entre as correlações quânticas e a estrutura geométrica do material. Esta descoberta destaca o papel das bandas eletrônicas planas na determinação das propriedades dos materiais e abre caminho para futuras explorações em materiais quânticos com estruturas de rede de pirocloro. Crédito: SciTechDaily.com

Nova pesquisa valida um método para detecção guiada de materiais 3D em escala plana.

Cientistas da Rice University descobriram um material inédito: um metal cristalino 3D no qual as correlações quânticas e a geometria da estrutura cristalina se combinam para impedir o movimento dos elétrons e mantê-los no lugar.

A descoberta foi detalhada em um estudo publicado em Física da natureza. O artigo também descreve o princípio do projeto teórico e a metodologia experimental que orientou a equipe de pesquisa até o material. Uma parte de cobre, duas partes de vanádio e quatro partes de enxofre Liga Possui uma rede de pirocloro 3D que consiste em tetraedros que compartilham cantos.

Emaranhamento quântico e localização de elétrons

“Estamos à procura de materiais que tenham potencialmente novos estados da matéria ou novas características exóticas que não foram descobertas”, disse o coautor do estudo, Ming Yi, físico experimental da Rice.

Os materiais quânticos têm potencial para ser um local de pesquisa, especialmente se contiverem fortes interações eletrônicas que levem ao emaranhamento quântico. O emaranhamento leva a comportamentos eletrônicos estranhos, incluindo a inibição do movimento dos elétrons até o ponto em que eles se fixam no lugar.

“Esse efeito de interferência quântica é como ondas ondulando na superfície de um lago e se encontrando de frente”, disse Yi. “A colisão cria uma onda estacionária que não se move. No caso de materiais reticulados geometricamente frustrados, são as funções de onda eletrônica que interferem destrutivamente.

Jianwei Huang com um dispositivo de laboratório

O pesquisador de pós-doutorado da Rice University, Jianwei Huang, compartilhou um dispositivo de laboratório que ele usou para realizar experimentos de espectroscopia de fotoemissão de ângulo específico em uma liga de cobre-vanádio. Experimentos mostraram que a liga é o primeiro material conhecido em que a estrutura cristalina tridimensional e as fortes interações quânticas frustram o movimento dos elétrons e os mantêm no lugar, resultando em uma barra de elétrons plana. Crédito: Jeff Vitello/Rice University

A localização de elétrons em metais e semimetais produz domínios eletrônicos planos, ou bandas planas. Nos últimos anos, os físicos descobriram que o arranjo geométrico dos átomos em alguns cristais 2D, como as redes de Kagome, também pode produzir fitas planas. O novo estudo fornece evidências experimentais do efeito na matéria 3D.

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Técnicas avançadas e resultados surpreendentes

Usando uma técnica experimental chamada espectroscopia de fotoemissão com resolução de ângulo, ou ARPES, Ye e o principal autor do estudo, Jianwei Huang, pesquisador de pós-doutorado em seu laboratório, detalharam a estrutura da fita de cobre-vanádio-enxofre e descobriram que ela hospeda uma fita plana que é única. em várias formas.

“Acontece que ambos os tipos de física são importantes neste material”, disse Yee. “O aspecto da frustração geométrica estava lá, como a teoria previa. A agradável surpresa foi que também houve efeitos de correlação que produziram a banda plana no nível de Fermi, onde poderia estar ativamente envolvida na determinação das propriedades físicas.”

Jianwei Huang

Jian Wei Huang. Crédito: Jeff Vitello/Rice University

Num sólido, os elétrons ocupam estados quânticos divididos em bandas. Essas bandas eletrônicas podem ser consideradas degraus de uma escada, e a repulsão eletrostática limita o número de elétrons que podem ocupar cada degrau. O nível de Fermi, uma propriedade inerente aos materiais e uma propriedade crítica para determinar sua estrutura de bandas, refere-se ao nível de energia da posição ocupada mais alta na escada.

Insights teóricos e direções futuras

Rice é um físico teórico e co-autor do estudo Kimiao Si, cujo grupo de pesquisa identificou a liga de cobre-vanádio e sua estrutura cristalina de pirocloro como um hospedeiro potencial para efeitos de co-frustração da geometria e fortes interações eletrônicas, comparou a descoberta a encontrar um novo continente. .

“É o primeiro trabalho que demonstra não apenas esta colaboração entre a frustração e a interação da engenharia, mas também o próximo estágio, que é fazer com que os elétrons fiquem no mesmo espaço no topo da escada (energética), onde há a oportunidade máxima de reorganizá-los em novas fases”, disse Si. Interessante e potencialmente eficaz.”

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Ele disse que a metodologia preditiva ou princípio de design que seu grupo de pesquisa usou no estudo também pode ser útil para teóricos que estudam materiais quânticos com outras estruturas de rede cristalina.

“O pirocloro não é o único jogo na cidade”, disse See. “Este é um novo princípio de design que permite aos teóricos identificar de forma preditiva materiais nos quais surgem bandas planas devido a fortes correlações eletrônicas.”

Há também um grande espaço para futuras explorações experimentais de cristais de pirocloro, disse Yi.

“Esta é apenas a ponta do iceberg”, acrescentou ela. “Isto é tridimensional, o que é novo, e dado o número de resultados surpreendentes que foram obtidos nas redes de Kagome, imagino que poderia haver descobertas igualmente ou talvez ainda mais emocionantes que podem ser feitas em materiais piroclorados.”

Referência: “Comportamento de fluido não-Fermi em uma rede de pirocloro em escala plana” por Jianwei Huang, Li Chen, Yufei Huang, Chandan Seti, Bin Gao, Yue Shi, Xiaoyu Liu, Yichen Zhang, Turgut Yilmaz, Elio Vescovo e Makoto Hashimoto . , Donggui Lu, Boris I. Jacobson, Pingcheng Dai, Jun-Hao Zhou, Kimiao Si e Ming Yi, 26 de janeiro de 2024, Física da natureza.
doi: 10.1038/s41567-023-02362-3

A equipe de pesquisa incluiu 10 pesquisadores do Rice de quatro laboratórios. O grupo de pesquisa do físico Pingqing Dai produziu várias amostras necessárias para verificação experimental, e o grupo de pesquisa de Boris Jakobsson no Departamento de Ciência de Materiais e Nanoengenharia realizou cálculos preliminares que quantificam os efeitos de banda plana resultantes da frustração geométrica. Os experimentos ARPES foram conduzidos em Rice e na Fonte de Luz Síncrotron II do Laboratório Nacional SLAC na Califórnia e na Segunda Fonte de Luz Síncrotron Nacional no Laboratório Nacional de Brookhaven em Nova York, e a equipe incluiu colaboradores do SLAC, Brookhaven e Instituto Nacional de Brookhaven. universidade de Washington.

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A pesquisa utilizou recursos apoiados por um contrato do Departamento de Energia (DOE) com o SLAC (DE-AC02-76SF00515) e foi apoiada por doações da Emerging Phenomena in Quantum Systems Initiative da Gordon and Betty Moore Foundation (GBMF9470) e da Robert A Fundação Welch. Empresa (C-2175, C-1411, C-1839), Escritório de Ciências Básicas de Energia do DOE (DE-SC0018197), Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea (FA9550-21-1-0343, FA9550-21-1-) 0356 ), a National Science Foundation (2100741), o Office of Naval Research (ONR) (N00014-22-1-2753) e o Vannevar Bush Faculty Fellows Program administrado pelo ONR do Departamento de Defesa do Escritório de Pesquisa Básica (ONR-VB ) Nº 00014-23-1-2870).

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O condado de Los Angeles relatou um caso de hepatite A em um Beverly Hills Whole Foods

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O condado de Los Angeles relatou um caso de hepatite A em um Beverly Hills Whole Foods

Autoridades de saúde pública do condado de Los Angeles estão investigando um caso relatado de hepatite A em um funcionário de um supermercado Whole Foods em Beverly Hills.

Autoridades de saúde alertaram que qualquer pessoa que comprasse produtos na loja de frutos do mar do mercado em 239 North Crescent Dr. Entre 20 de abril e 13 de maio, ele tomará a vacina contra hepatite A, caso ainda não esteja imune.

“Receber a vacinação o mais rápido possível após a exposição pode ajudar a reduzir o risco de infecção por hepatite A”, disse o Departamento de Saúde Pública do Condado de Los Angeles. “Os residentes devem entrar em contato com a farmácia local ou médico para obter a vacina.”

A hepatite A é uma infecção hepática altamente contagiosa que pode variar desde uma doença leve que dura algumas semanas até uma doença grave que dura vários meses, de acordo com informações fornecidas pelo departamento de saúde.

A infecção geralmente se espalha quando uma pessoa ingere inadvertidamente o vírus de objetos, alimentos ou bebidas contaminados com pequenas quantidades não detectadas de fezes de uma pessoa infectada.

O Departamento de Saúde está trabalhando com a Whole Foods para garantir que os funcionários que não têm imunidade à hepatite A sejam encaminhados para vacinação. Nenhum caso adicional de hepatite A foi relatado até sábado e a investigação continua em andamento.

Autoridades de Los Angeles disseram no início desta semana que era hepatite A espalhado por toda a cidade'População deslocada. As pessoas que vivem em situação de sem-abrigo tendem a ser mais vulneráveis ​​porque têm acesso limitado a instalações para lavar as mãos e a casas de banho.

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No comunicado, o escritório de comunicações corporativas da Whole Foods disse: “O membro da equipe que foi diagnosticado não está trabalhando e não temos conhecimento de mais ninguém adoecendo”.

A empresa acrescentou: “Embora tenhamos procedimentos rígidos de segurança alimentar em nossas lojas, incentivamos qualquer pessoa que acredite ter sido exposta ao vírus a seguir as diretrizes do Ministério da Saúde”.

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O Mars Rover da NASA segue o caminho do que parece ser um antigo rio

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O Mars Rover da NASA segue o caminho do que parece ser um antigo rio

Este caminho “semelhante a uma cobra” lembra muito um rio sinuoso.

Rio preguiçoso

Os operadores do rover Mars Curiosity da NASA tomaram a sua decisão, e o rover fora do mundo continuará descendo uma crista rochosa que os cientistas acreditam ter sido outrora um rio caudaloso.

No início deste mês, o único veículo chegou à região alta da serra de Gedes Valles, um “Caminho semelhante a uma cobra“Isso nos lembra dos canais que os rios escavam na Terra.

Isso deixou a equipe do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA com uma grande decisão: continuar ao longo de Gedes Valles em busca de um lugar para atravessar – ou aventurar-se pelo lado sul de Pinnacle Ridge, que é transitável de acordo com a carga mais recente. Dados.

Por fim, a equipe decidiu continuar pela Gedez Valles.

“Gosto muito de processos como os de hoje”, escreveu Abigail Freeman, geóloga planetária do JPL, em um artigo. Atualização da NASA. “Esta manhã saímos com uma visão marciana totalmente nova para admirar e então tivemos que trabalhar juntos como uma equipe para decidir rapidamente o que fazer a seguir.”

Melhorar

A curiosidade já se revelou inestimável para lançar nova luz sobre o passado antigo do Planeta Vermelho, compilando evidências de que a sua superfície outrora fervilhava de rios caudalosos.

Cientistas do ano passado Analise novos dados Obtido pelo rover Relentless, concluiu que esses rios poderiam ter hospedado vida antiga. As formações de crateras chamadas “formas de relevo de assento e nariz” são provavelmente remanescentes de antigos leitos de rios, concluíram pesquisadores em um estudo recente. Estádio.

“Esta análise não é um instantâneo, mas um registro de mudança”, disse o coautor e professor assistente de geociências da Penn State, Benjamin Cardenas, em um comunicado na época. “O que vemos hoje em Marte são os restos de uma história geológica ativa, e não uma paisagem congelada no tempo.”

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A curiosidade está apenas arranhando a superfície. Os cientistas acreditam que outras partes da superfície de Marte também podem ter sido moldadas e formadas por sedimentos transportados pelos rios há milhares de milhões de anos, numa altura em que o planeta provavelmente parecia completamente desconhecido.

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Um vazamento contínuo de hélio está causando atrasos adicionais para a espaçonave Starliner da Boeing

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Um vazamento contínuo de hélio está causando atrasos adicionais para a espaçonave Starliner da Boeing

Lançamento do avião Boeing A espaçonave Starliner já foi adiada A cápsula será adiada por pelo menos mais quatro dias, da próxima terça-feira até 25 de maio, devido ao trabalho em andamento para resolver preocupações sobre um pequeno vazamento de hélio no sistema de propulsão da cápsula, disseram autoridades na sexta-feira.

O comandante da missão Barry “Butch” Wilmore e a co-piloto Sunita Williams agora pretendem lançar da plataforma 41 na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral, na Flórida, às 15h09 EDT semanalmente a partir de sábado, e estabelecer um cais na Estação Espacial Internacional no dia seguinte. . Hoje, 26 de maio às 16h12

Os astronautas esperavam decolar no primeiro vôo de teste do veículo Starliner em 6 de maio, mas a contagem regressiva já começou. foram cancelados Devido a um problema na válvula de alívio de pressão de oxigênio no estágio superior do foguete Atlas 5 Centaur.

Uma cápsula da tripulação Boeing Starliner no topo do segundo estágio de um foguete Atlas 5 da United Launch Alliance no Complexo de Lançamento 41 na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral no início deste mês.

Aliança de Lançamento Unida


O Atlas 5, construído pela United Launch Alliance, foi transferido da plataforma para o Centro de Integração Vertical próximo da empresa, onde a válvula suspeita foi substituída e liberada para lançamento.

Um vazamento de hélio não relacionado foi observado no sistema de pressão do propelente do Starliner durante a contagem regressiva de lançamento original, mas permaneceu dentro dos limites seguros para o voo. Depois que o Atlas 5 e o Starliner foram devolvidos ao VIF para substituição da válvula de oxigênio, os gerentes decidiram examinar mais de perto o problema do hélio.

O vazamento foi descoberto nos tubos que compõem o coletor de hélio nº 2 dentro de um dos quatro conjuntos de “casinha de cachorro” espalhados pela parte externa do módulo de serviço em forma de cilindro do Starliner. Cada canil possui quatro motores Orbital Maneuver and Attitude Control – OMAC – e quatro jatos Mini Reaction Control.

O gás hélio comprimido é usado para empurrar o propelente para os motores do foguete em cada casa, bem como quatro poderosos motores de aborto de lançamento que só dispararão no caso de um problema catastrófico com o Atlas 5 em seu caminho para a órbita.

Os engenheiros apertaram os parafusos no flange onde o vazamento foi descoberto, bateram nas linhas e realizaram testes para determinar se o vazamento ainda estava lá. Enquanto isso, o lançamento foi redirecionado para 21 de maio.

Mas acontece que os testes revelaram que o vazamento ainda estava lá. Os gestores da missão consideraram uma série de opções para resolver o problema, mas decidiram na sexta-feira avançar para uma oportunidade de lançamento em 25 de maio, enquanto se aguardam revisões e análises de dados adicionais para mostrar que o vazamento, que atualmente está estável e dentro de limites aceitáveis, não irá piorar. Na viagem.

“Os testes de pressão… mostraram que o vazamento no flange é estável e não representaria um risco neste nível durante o voo”, disse a NASA em um blog. “Os testes também indicaram que o resto do sistema de propulsão está efetivamente bloqueado em todo o módulo do servidor.

“As equipes da Boeing estão desenvolvendo procedimentos operacionais para garantir que o sistema mantenha capacidade de desempenho suficiente e redundância adequada durante o voo. À medida que este trabalho continua, (os gerentes de missão) levarão os próximos dias para revisar os dados e procedimentos para tomar uma decisão final.” Antes de embarcar na contagem regressiva para a jornada.”

As espaçonaves Atlas 5 e Starliner estão atualmente alojadas no Vertical Integration Facility da United Launch Alliance, o edifício visto aqui atrás do foguete quando o propulsor foi colocado na plataforma de lançamento para decolagem no início deste mês.

Aliança de Lançamento Unida


Wilmore e Williams, ambos pilotos de teste veteranos da Marinha e astronautas com quatro viagens à estação entre eles, retornaram ao Johnson Space Center em Houston após o voo de 6 de maio para participar de simulações de voo adicionais. A expectativa é que eles retornem à Flórida na próxima semana.

Starliner é um dos dois navios tripulados comercialmente encomendados pela NASA após a retirada do programa de ônibus espaciais em 2011. A SpaceX ganhou um contrato de US$ 2,6 bilhões para desenvolver A nave espacial Crew Dragon da empresa A Boeing recebeu US$ 4,2 bilhões para desenvolver o Starliner.

A NASA queria espaçonaves de diferentes fabricantes para garantir que a agência ainda tivesse uma maneira de transportar astronautas para a estação espacial, mesmo que ocorresse um problema que encalhasse a balsa de uma empresa.

A SpaceX lançou sua primeira tripulação de dois homens em 2020. Desde então, a empresa lançou oito voos de rotação de tripulação patrocinados pela NASA para a estação, três missões de pesquisa comercial para o laboratório e um voo com financiamento privado para dois homens e duas mulheres. Para a órbita baixa da Terra. Ao todo, 50 pessoas voaram ao espaço a bordo dos Crew Dragons.

Willmore e Williams serão os primeiros astronautas a voar no Starliner após uma série de falhas técnicas que incluíram grandes problemas de software durante um vôo de teste inicial desenroscado em dezembro de 2019 e válvulas corroídas do sistema de propulsão que atrasaram uma segunda missão de teste desenroscada em maio de 2022.

Os engenheiros enfrentaram dúvidas sobre os conectores do chicote do pára-quedas e a fita protetora enrolada nos fios, representando um risco de incêndio de curto-circuito. O trabalho para corrigir esses e outros problemas atrasou o lançamento do primeiro beta para este mês.

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