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Instantâneos de comutação ultrarrápidos em eletrônica quântica podem levar a dispositivos de computação mais rápidos

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Uma equipe de pesquisadores desenvolveu uma nova maneira de capturar os movimentos atômicos ultrarrápidos dentro dos minúsculos interruptores que controlam o fluxo de corrente em circuitos eletrônicos. Na foto estão Aditya Sood (à esquerda) e Aaron Lindenberg (à direita). Crédito: Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory

Os cientistas tiram instantâneos brutos de comutação ultrarrápida em um dispositivo eletrônico quântico

Eles descobrem um estado de curta duração que pode levar a dispositivos de computação mais rápidos e com maior eficiência energética.

Os circuitos eletrônicos que calculam e armazenam informações contêm milhões de minúsculos interruptores que controlam o fluxo da corrente elétrica. Uma compreensão mais profunda de como esses minúsculos interruptores funcionam pode ajudar os pesquisadores a ultrapassar os limites da computação moderna.

Os cientistas já fizeram os primeiros instantâneos dos átomos movendo-se dentro de um desses interruptores quando ele liga e desliga. Entre outras coisas, eles descobriram um estado de curta duração dentro do switch que poderia um dia ser explorado para dispositivos de computação mais rápidos e com maior eficiência energética.

A equipe de pesquisa do SLAC National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia, da Stanford University, da Hewlett Packard Laboratories, da Pennsylvania State University e da Purdue University descreve seu trabalho em um artigo publicado em Ciência Hoje (15 de julho de 2021).

“Esta pesquisa é um avanço em tecnologia e ciência ultrarrápidas”, disse o cientista e colaborador do SLAC Xijie Wang. “É a primeira vez que pesquisadores usam difração de elétrons ultrarrápida, que pode detectar movimentos atômicos minúsculos em um material espalhando um forte feixe de elétrons de uma amostra, para observar um dispositivo eletrônico em ação.”

Dispositivo eletrônico quântico de comutação ultrarrápida

A equipe usou pulsos elétricos, mostrados aqui em azul, para ligar e desligar os interruptores sob demanda várias vezes. Eles cronometraram esses pulsos elétricos para chegarem antes dos pulsos de elétrons produzidos pela fonte de difração de elétrons ultrarrápida do SLAC MeV-UED, que capturou os movimentos atômicos que ocorrem dentro dessas chaves quando ligaram e desligaram. Crédito: Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory

captura de sessão

Para este experimento, os interruptores eletrônicos em miniatura projetados pela equipe feitos de dióxido de vanádio, um material quântico modelo cuja capacidade de alternar entre os estados de isolamento e eletricamente condutores próximos à temperatura ambiente pode ser aproveitada como uma chave para a computação futura. O material também tem aplicações na computação inspirada no cérebro devido à sua capacidade de criar impulsos eletrônicos que imitam os impulsos nervosos disparados no cérebro humano.

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Os pesquisadores usaram pulsos elétricos para alternar essas chaves entre o estado de isolamento e o estado de condução, enquanto tiravam fotos que mostravam pequenas mudanças no arranjo de seus átomos ao longo de um bilionésimo de segundo. Esses instantâneos, capturados com a câmera ultrarrápida de difração de elétrons do SLAC, MeV-UED, foram costurados para criar um filme molecular de movimentos atômicos.


O pesquisador principal Aditya Sood discute uma nova pesquisa que pode levar a uma melhor compreensão de como as pequenas chaves funcionam dentro de circuitos eletrônicos. Crédito: Olivier Bonin / SLAC National Accelerator Laboratory

“Esta câmera ultrarrápida pode realmente olhar dentro de um material e tirar imagens rápidas de como seus átomos se movem em resposta a um forte pulso de excitação elétrica”, disse o colaborador Aaron Lindenberg, investigador do Instituto de Stanford para Ciências de Materiais e Energia (SIMES) em SLAC. Ele é professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Stanford. “Ao mesmo tempo, também mede como as propriedades eletrônicas desse material mudam com o tempo.”

Usando esta câmera, a equipe descobriu um novo estado intermediário dentro do material. É criado quando um material responde a um pulso elétrico comutando de um estado isolante para um estado condutivo.

“Os estados isolantes e condutores têm arranjos atômicos ligeiramente diferentes e geralmente leva energia para ir de um para o outro”, disse o cientista e colaborador do SLAC Xiaozhe Shen. “Mas quando a transição ocorre por meio desse estado intermediário, a troca pode ocorrer sem nenhuma alteração no arranjo atômico.”

Abrindo uma janela no movimento atômico

Embora o estado intermediário esteja presente por alguns milionésimos de segundo, ele se estabiliza devido a imperfeições no material.

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Para continuar esta pesquisa, a equipe está estudando como projetar esses defeitos nos materiais para tornar esse novo estado mais estável e duradouro. Isso permitiria que eles fizessem dispositivos nos quais a comutação eletrônica pudesse ocorrer sem qualquer movimento atômico, o que funcionaria mais rápido e exigiria menos energia.

“Os resultados demonstram a robustez da comutação elétrica ao longo de milhões de ciclos e definem os limites potenciais para as velocidades de comutação para tais dispositivos”, disse o colaborador Shriram Ramanathan, professor da Purdue University. “A pesquisa fornece dados valiosos sobre fenômenos microscópicos que ocorrem durante as operações do dispositivo, o que é crítico para o projeto de modelos de circuitos futuros.”

A pesquisa também oferece um novo método para sintetizar materiais não encontrados em condições naturais, permitindo aos cientistas monitorá-los em escalas de tempo ultrarrápidas e, em seguida, ajustar suas propriedades.

“Este método nos dá uma nova maneira de observar os dispositivos em ação e abre uma janela para ver como os átomos se movem”, disse o pesquisador e autor principal do SIMES, Aditya Sood. “É empolgante reunir ideias de campos tradicionalmente privilegiados da engenharia elétrica e da ciência ultrarrápida. Nossa abordagem permitirá a criação de dispositivos eletrônicos de última geração que podem atender às crescentes necessidades mundiais de computação inteligente e com uso intensivo de dados.”

MeV-UED é uma ferramenta para o LCLS User Facility, operado pelo SLAC em nome do Office of Science do Departamento de Energia, que financiou esta pesquisa.

SLAC é um vibrante laboratório multiprograma que explora como o universo opera em escalas maiores, menores e mais rápidas e cria ferramentas poderosas usadas por cientistas em todo o mundo. Por meio de pesquisas que incluem física de partículas, astrofísica, cosmologia, materiais, química, biociências, energia e computação científica, ajudamos a resolver problemas do mundo real e promover os interesses da nação.

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O SLAC é operado pelo Escritório de Ciências da Universidade de Stanford do Departamento de Energia dos Estados Unidos. O Office of Science é o maior apoiador da pesquisa básica nas ciências físicas nos Estados Unidos e trabalha para abordar alguns dos desafios mais urgentes de nosso tempo.

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Carolina do Norte: surto de tosse convulsa confirmado

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Carolina do Norte: surto de tosse convulsa confirmado

Autoridades de saúde do condado da Carolina do Norte confirmaram um surto de tosse convulsa na quinta-feira. Andrew Mundheink, do Departamento de Saúde Pública do Condado de Henderson, disse que 27 casos de coqueluche, também conhecida como tosse convulsa, foram relatados no condado de Henderson. As autoridades de saúde dizem que estão trabalhando ativamente para identificar e notificar aqueles que possam ter sido expostos aos casos, disse ele. A maioria dos casos ocorre entre crianças em idade escolar, segundo Mundhink, que disse que os pais e responsáveis ​​​​são notificados e os indivíduos são contatados diretamente por carta ou telefone. “A tosse convulsa é uma infecção que afeta os brônquios e os pulmões”, disse Mondehink. “O vírus se espalha facilmente quando alguém tosse ou espirra. Os sintomas geralmente aparecem 5 a 10 dias após a exposição, mas às vezes levam até 21 dias. Causa tosse intensa que pode durar semanas ou meses, às vezes levando a crises de tosse ou vômito. .” “A coqueluche pode afetar qualquer pessoa, mas crianças com menos de 12 meses e indivíduos com sistema imunológico enfraquecido correm maior risco de complicações graves e morte.” crianças e adultos, incluindo mulheres grávidas, precisam tomar uma vacina de reforço contra coqueluche chamada “Tdap” para proteger a si mesmos e aos bebês ao seu redor. As pessoas no condado de Henderson que precisam da vacina Tdap podem entrar em contato com seu médico ou ligar para o Departamento de Saúde no número 828. -692-4223 para obter assistência Para obter mais informações sobre a tosse convulsa, visite o site dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC).

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Autoridades de saúde do condado da Carolina do Norte confirmaram um surto de tosse convulsa na quinta-feira.

Andrew Mundink com Departamento de Saúde Pública do Condado de HendersonEle disse que 27 casos de coqueluche, também conhecida como tosse convulsa, foram relatados no condado de Henderson.

As autoridades de saúde dizem que estão trabalhando ativamente para identificar e notificar aqueles que possam ter sido expostos aos casos, disse ele.

A maioria dos casos ocorre entre crianças em idade escolar, segundo Mondehink, que disse que os pais, tutores e contactos próximos dos indivíduos são notificados por carta ou telefonema.

“A tosse convulsa é uma infecção que afeta os brônquios e os pulmões”, disse Mondehink. “O vírus se espalha facilmente quando alguém tosse ou espirra. Os sintomas geralmente aparecem 5 a 10 dias após a exposição, mas às vezes levam até 21 dias. Causa tosse intensa que pode durar semanas ou meses, às vezes levando a crises de tosse ou vômito. .

“A tosse convulsa pode afetar qualquer pessoa, mas crianças com menos de 12 meses e indivíduos com sistema imunológico enfraquecido correm maior risco de complicações graves e morte”.

Ele incentivou as famílias a se certificarem de que suas vacinas estão em dia. A proteção contra coqueluche da vacina pediátrica DTaP diminui com o tempo. Crianças mais velhas e adultos, incluindo mulheres grávidas, precisam tomar uma vacina de reforço contra coqueluche chamada Tdap para proteger a si mesmos e aos bebês próximos ou ao seu redor.

As pessoas no condado de Henderson que precisam da vacina Tdap podem entrar em contato com seu médico ou ligar para o Departamento de Saúde pelo telefone 828-692-4223 para obter assistência.

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Para mais informações sobre tosse convulsaVisite o site do CDC.

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Como os cientistas estão se preparando para a alarmante abordagem do Apophis à Terra?

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Como os cientistas estão se preparando para a alarmante abordagem do Apophis à Terra?

Dentro de cerca de cinco anos, um asteróide potencialmente perigoso passará pela Terra a uma distância alarmantemente próxima de menos de 32.000 km (20.000 milhas). Durante este raro encontro, o Apophis estará 10 vezes mais próximo da Terra do que da Lua, e os cientistas querem aproveitar ao máximo a sua visita.

O Apophis está em trajetória em direção à Terra em 13 de abril de 2029. Quando foi descoberto pela primeira vez em 2004, o objeto próximo à Terra com 1.100 pés de largura (335 metros) foi classificado como um asteroide perigoso que poderia impactar nosso planeta. No entanto, observações subsequentes garantiram aos cientistas que ainda não havia necessidade de pânico e que o asteróide tinha caído. Não há chance de colidir com a Terra por pelo menos mais um século.

Esta é uma notícia muito boa, dado o tamanho deste objeto e os graves danos que poderia causar se alguma vez atingisse o nosso planeta. Esperamos que isso nunca aconteça, mas objetos deste tamanho tendem a colidir com a Terra cerca de uma vez a cada 80 mil anos, provocando danos catastróficos e afetando os invernos à escala global.

As imagens do Apophis foram obtidas por antenas de rádio no Complexo Goldstone da Deep Space Network, na Califórnia, e no Telescópio Green Bank, na Virgínia Ocidental, quando o asteroide estava a 17 milhões de quilômetros de distância.

As imagens do Apophis foram obtidas por antenas de rádio no Complexo Goldstone da Deep Space Network, na Califórnia, e no Telescópio Green Bank, na Virgínia Ocidental, quando o asteroide estava a 17 milhões de quilômetros de distância.
foto: NASA/JPL-Caltech e NSF/AUI/GBO

Durante o próximo sobrevoo, os cientistas querem explorar o asteróide para determinar se o campo gravitacional da Terra terá um efeito na orientação, composição e rotação do Apophis. Pode desencadear terremotos de asteróides, por exemplo, causando uma mudança na forma como seus materiais são distribuídos dentro deles ou alterando a aparência de suas superfícies. Os cientistas esperam registar estas potenciais mudanças comparando as observações do asteróide antes e depois de colidir com a Terra em 2029. As mudanças físicas num asteróide podem alterar o seu caminho orbital, pelo que os cientistas irão obviamente querer documentar isso.

Empresas espaciais privadas como a Blue Origin e a startup Exploration Labs, ou ExLabs, apresentaram propostas de missões para se encontrar com o Apophis antes de seu esperado sobrevôo, SpaceNews mencionado. Durante um workshop recente no centro da Agência Espacial Europeia na Holanda, as empresas apresentaram os seus conceitos de missão num esforço para aprender mais sobre o asteróide e outras rochas espaciais que poderiam representar um perigo potencial para a Terra.

A proposta da Blue Origin incluía o uso de… Plataforma orbital do Anel Azul Para entregar as cargas ao Apophis. O Blue Ring, com estreia prevista para o final de 2024, foi projetado para fornecer serviços abrangentes a clientes comerciais e governamentais e pode hospedar cargas úteis com peso de até 3.000 kg (6.600 libras).

Um conceito artístico do próximo veículo de transferência orbital Blue Ring da Blue Origin.
foto: Original azul

A plataforma orbital poderia ser usada para entregar instrumentos ou espaçonaves implantáveis ​​ao Apophis para missões de baixo custo e baixo risco, disse Steve Squires, cientista-chefe da Blue Origin, citado pela SpaceNews.

Para sua proposta, o ExLabs apresentou uma ideia que já havia sido estudada pelo Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA. O Distributed Radar Observations of Interior, ou DROID, enviará uma espaçonave para Apophis, que implantará dois cubesats para realizar uma “varredura CAT” do interior do asteróide, de acordo com a SpaceNews. A missão será lançada em maio de 2028 e chegará ao Apophis em fevereiro de 2029.

No início de fevereiro, NASA organizou um workshop Buscar ideias do setor privado “sobre abordagens inovadoras para missões durante o sobrevôo do asteroide Apophis pela Terra em 2029”.

A espaçonave OSIRIS-APEX da NASA, anteriormente conhecida como OSIRIS-REx, já existe A caminho de estudar Apófis E observe as mudanças que o asteroide pode sofrer ao se aproximar da Terra. Depois de descer Amostras do asteroide Bennu No deserto de Utah, a espaçonave foi redirecionada para uma nova missão, na qual teve que fazer passagens próximas ao Sol, além de três assistências da gravidade da Terra, para chegar a Apophis em cinco anos.

A agência espacial também possui um par de espaçonaves sobressalentes que podem ser reutilizadas para estudar o asteróide Apophis. A missão Janus deveria ser lançada em agosto de 2022, viajando ao espaço com a espaçonave Psyche para explorar o asteróide rico em minerais. Uma infeliz falha de software atrasou o lançamento do Psyche dois meses antes de sua decolagem O que afeta as tarefas de pilotagem.

Psyche foi lançado posteriormente em outubro de 2023Mas a nova janela de lançamento não foi capaz de levar as sondas gêmeas Janus aos alvos originais da missão. Como resultado, a espaçonave foi retirada do manifesto de lançamento e armazenada na Lockheed Martin.

As duas espaçonaves foram originalmente planejadas para visitar os asteróides 1996 FG3 e 1991 VH, mas poderiam ser reutilizadas para estudar Apophis. Embora existam algumas diferenças entre o Apophis e os objetivos originais da missão Janus, as sondas gêmeas ainda podem voar e fazer observações semelhantes para o próximo visitante da Terra.

E isto é apenas o começo. É possível que outras missões sejam anunciadas nos próximos meses e anos dada a importância científica e a raridade de um encontro tão próximo.

Para mais viagens espaciais em sua vida, siga-nos X Um marcador personalizado para o Gizmodo Página do voo espacial.

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Privação associada a maior risco de segundo câncer entre sobreviventes de câncer de mama na Inglaterra Câncer

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Privação associada a maior risco de segundo câncer entre sobreviventes de câncer de mama na Inglaterra  Câncer

As mulheres sobreviventes do cancro da mama que vivem nas zonas mais desfavorecidas têm 35% mais probabilidades de desenvolver um segundo cancro, não relacionado, em comparação com as que vivem nas zonas mais ricas. pesquisar Ofertas.

O câncer de mama é o câncer mais comumente diagnosticado no Reino Unido, com cerca de 56.000 pessoas informadas que o sofrem a cada ano. Melhorar o diagnóstico e o tratamento significa que As taxas de sobrevivência em cinco anos são agora de 86% na Inglaterra.

As pessoas que sobreviveram ao cancro da mama têm uma maior probabilidade de desenvolver um segundo cancro primário (não relacionado), mas até agora o risco exato não foi claro.

Uma equipa de investigadores liderada pela Universidade de Cambridge analisou dados do NHS de quase 600.000 pacientes em Inglaterra e descobriu que, em comparação com a população feminina em geral, as mulheres que sobreviveram ao cancro da mama tinham um risco aumentado de desenvolver 12 outros cancros primários.

Elas tinham o dobro do risco de desenvolver câncer na mama não afetada (no lado contralateral), um risco aumentado de 87% de câncer endometrial, um risco aumentado de 58% de leucemia mieloide e um risco aumentado de 25% de câncer de ovário.

O estudo, publicado no The Lancet Regional Health – Europe, concluiu que o risco de desenvolver um segundo cancro primário era maior em pessoas que viviam em áreas de maior privação socioeconómica.

Em comparação com os mais ricos e menos ricos, os sobreviventes do cancro da mama têm um risco 166% maior de cancro do pulmão, um risco 78% aumentado de cancro do estômago e um risco aumentado de mais de 50% de cancro da bexiga e do esófago, e um risco aumentado de 48% de desenvolver câncer de mama. Maior risco de câncer de cabeça e pescoço e aumento de 43% no risco de câncer renal.

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No geral, aqueles que viviam nas áreas mais desfavorecidas tinham 35% mais probabilidade de desenvolver um segundo cancro que não o cancro da mama.

Isto pode dever-se ao facto de factores de risco como o tabagismo, a obesidade e o consumo de álcool serem mais comuns entre os grupos mais desfavorecidos. Um estudo de 2023 descobriu que a privação causa 33.000 casos adicionais de câncer no Reino Unido a cada ano.

O primeiro autor, Isaac Allen, do Departamento de Saúde Pública e Cuidados Primários da Universidade de Cambridge, disse: “Este é o maior estudo já feito para rastrear o segundo tipo de câncer depois do câncer de mama, e o primeiro a mostrar que mulheres diagnosticadas com câncer de mama em áreas desfavorecidas têm maior probabilidade de desenvolver um segundo tipo de cancro.” Muitos cancros resultam da privação, mas é claro que é necessária mais investigação para determinar os factores específicos que levam a riscos mais elevados e a melhor forma de reduzir estas disparidades.

Além dos dados de mais de 580.000 mulheres, os investigadores examinaram o risco de um segundo cancro primário em mais de 3.500 homens sobreviventes de cancro da mama diagnosticados entre 1995 e 2019, utilizando o conjunto de dados do Registo Nacional de Cancro.

Os sobreviventes do cancro da mama do sexo masculino tinham 55 vezes mais probabilidade do que a população masculina em geral de desenvolver cancro da mama contralateral, 58% mais probabilidade do que a população masculina em geral de desenvolver cancro da próstata e tinham quatro vezes mais risco de desenvolver cancro da tiróide, embora os números reais destes cânceres Foi baixo.

Reagindo às descobertas, o professor Pat Price, oncologista líder e cofundador da… Campanha Pegue o CâncerEle disse: “Isto destaca outro exemplo de desigualdades alarmantes no cancro, sublinhando a necessidade urgente de um plano dedicado ao cancro. “Nem a origem de uma pessoa nem o seu estatuto socioeconómico devem determinar as suas hipóteses de contrair ou sobreviver ao cancro”.

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Dr. Simon Vincent, Diretor de Pesquisa, Apoio e Impacto do Breast Cancer Now, disse: Embora um risco maior de câncer secundário possa ser causado por fatores genéticos ou pelos efeitos do tratamento inicial do câncer de mama, são necessárias mais pesquisas sobre as causas do segundo câncer primário. . Câncer e como acompanhar pacientes que completaram o tratamento inicial para câncer de mama.

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