O efeito Hall quântico parcial tem sido geralmente observado sob campos magnéticos muito elevados, mas os físicos do MIT já o observaram no grafeno simples. Em uma superrede de cinco camadas de grafeno/nitreto de boro hexagonal (hBN), os elétrons (bola azul) interagem fortemente entre si e se comportam como se estivessem divididos em cargas fracionárias. Crédito: Sampson Wilcox, RLE
Condição eletrônica estranha observada Instituto de Tecnologia de Massachusetts Os físicos podem permitir formas mais poderosas de Estatísticas quantitativas.
O elétron é a unidade básica da eletricidade porque carrega uma única carga negativa. Isto é o que aprendemos na física do ensino médio, e é esmagadoramente o caso na maioria das disciplinas da natureza.
Mas em estados muito especiais da matéria, os elétrons podem se dividir em partes de todo o seu total. Este fenómeno, conhecido como “carga parcial”, é extremamente raro e, se puder ser capturado e controlado, o estado eletrónico exótico poderá ajudar a construir computadores quânticos flexíveis e tolerantes a falhas.
Até agora, este efeito, conhecido pelos físicos como “efeito Hall quântico fracionário”, foi observado muitas vezes, principalmente sob campos magnéticos muito elevados e cuidadosamente mantidos. Só recentemente os cientistas descobriram o efeito num material que não requer uma manipulação magnética tão forte.
Agora, físicos do MIT observaram o indescritível efeito de carga parcial, desta vez em um material mais simples: cinco camadas de… Grafeno – que milho– Uma fina camada de carbono se origina do grafite e do chumbo comum. Eles relataram suas descobertas em 21 de fevereiro na revista natureza.
Foto da equipe. Da esquerda para a direita: Long Ju, pesquisador de pós-doutorado Zhengguang Lu, estudante visitante Yuxuan Yao, estudante de pós-graduação Tonghang Huang. Crédito: Jixiang Yang
Eles descobriram que quando cinco folhas de grafeno são empilhadas como os degraus de uma escada, a estrutura resultante fornece inerentemente as condições certas para a passagem dos elétrons como parte de sua carga total, sem a necessidade de qualquer campo magnético externo.
Os resultados são a primeira evidência de um “efeito Hall anômalo quântico parcial” (“anômalo” refere-se à ausência de campo magnético) no grafeno cristalino, um material que os físicos não esperavam que exibisse esse efeito.
“Este grafeno de cinco camadas é um sistema material no qual ocorrem muitas surpresas boas”, diz o autor do estudo Long Ju, professor assistente de física no MIT. “A carga parcial é muito estranha, e agora podemos conseguir esse efeito usando um sistema muito mais simples e sem campo magnético. Isso por si só é importante para a física fundamental. Poderia abrir a possibilidade de um tipo de computação quântica mais robusta contra perturbações.”
Os co-autores do MIT incluem o autor principal Zhengguang Lu, Tonghang Han, Yuxuan Yao, Aidan Reddy, Jixiang Yang, Junseok Seo e Liang Fu, juntamente com Kenji Watanabe e Takashi Taniguchi do Instituto Nacional de Ciência de Materiais do Japão.
País estranho
O efeito Hall quântico parcial é um exemplo dos fenômenos estranhos que podem surgir quando as partículas deixam de se comportar como unidades individuais e passam a se comportar juntas como um todo. Este comportamento “coerente” coletivo aparece em casos especiais, por exemplo, quando os elétrons são desacelerados de sua velocidade normalmente frenética para um rastreamento que permite que as moléculas se sintam e interajam. Essas interações podem produzir estados eletrônicos raros, como a divisão não convencional da carga do elétron.
Em 1982, os cientistas descobriram o efeito Hall quântico parcial em heteroestruturas de arsenieto de gálio, nas quais um gás de elétrons confinado em um plano bidimensional é mantido sob fortes campos magnéticos. Esta descoberta mais tarde levou o grupo a receber o Prêmio Nobel de Física.
“[The discovery] “Este foi um problema muito grande, porque a interação dessas unidades de carga de uma forma que gerava algo como uma carga fracionária era muito estranha”, diz Joe. “Naquela época não havia previsões teóricas e os experimentos surpreenderam a todos.”
Esses pesquisadores alcançaram resultados pioneiros ao usar campos magnéticos para desacelerar os elétrons de um material o suficiente para que eles interagissem. Os campos com os quais trabalharam eram cerca de 10 vezes mais fortes do que aqueles que normalmente alimentam uma máquina de ressonância magnética.
Em agosto de 2023, cientistas da universidade de Washington Ele relatou a primeira evidência da existência de carga parcial sem campo magnético. Eles observaram esta versão “anômala” do efeito, em um semicondutor torcido chamado ditelureto de molibdênio. O grupo preparou o material com uma configuração específica, que os teóricos previram que daria ao material um campo magnético inerente, suficiente para encorajar a separação dos elétrons sem qualquer controle magnético externo.
O resultado “sem ímã” abriu um caminho promissor para a computação quântica topológica – uma forma mais segura de computação quântica, onde o componente adicional da topologia (uma propriedade que permanece inalterada diante de distorção ou perturbação fraca) fornece proteção adicional para o qubit ao realizar um cálculo. Este esquema de cálculo é baseado em uma combinação de efeito Hall quântico parcial e supercondutividade. Era quase impossível perceber isso: é necessário um campo magnético forte para obter uma carga parcial, enquanto o mesmo campo magnético normalmente mataria um supercondutor. Nesse caso, as cargas fracionárias seriam um qubit (unidade básica de um computador quântico).
Fazendo passos
No mesmo mês, Gu e sua equipe também notaram sinais de uma carga parcial anômala no grafeno, um material que não se esperava que apresentasse tal efeito.
O grupo de Gu tem explorado o comportamento eletrônico do grafeno, que demonstrou propriedades excepcionais. Recentemente, o grupo de Gu investigou o grafeno pentacamada, uma estrutura composta por cinco folhas de grafeno, cada uma empilhada ligeiramente separada das outras, como os degraus de uma escada. Essa estrutura pentagonal de grafeno está embutida em grafite e pode ser obtida por esfoliação com fita adesiva. Quando colocados em uma geladeira em temperaturas muito baixas, os elétrons da estrutura diminuem a velocidade e reagem de maneiras que normalmente não fariam quando circulam em temperaturas mais altas.
Em seu novo trabalho, os pesquisadores realizaram alguns cálculos e descobriram que os elétrons poderiam interagir uns com os outros mais fortemente se a estrutura da camada pentagonal estivesse alinhada com nitreto de boro hexagonal (hBN) – um material com estrutura atômica semelhante à do grafeno, mas com dimensões ligeiramente diferentes. Combinados, os dois materiais devem produzir uma superrede, uma estrutura atômica complexa semelhante a um andaime que pode retardar o movimento dos elétrons de maneiras que imitam um campo magnético.
“Fizemos esses cálculos e então pensamos: ‘Vamos lá'”, diz Joe, que por acaso instalou um novo refrigerador de diluição em seu laboratório no MIT no verão passado, que a equipe planejava usar para resfriar materiais a temperaturas extremamente baixas. temperaturas. Comportamento eletrônico.
Os pesquisadores fabricaram duas amostras da estrutura híbrida do grafeno, primeiro retirando camadas de grafeno de um bloco de grafite e, em seguida, usando ferramentas ópticas para identificar os flocos de cinco camadas em uma configuração graduada. Eles então carimbaram o wafer de grafeno em um wafer hBN e colocaram um segundo wafer hBN no topo da estrutura de grafeno. Finalmente, eles anexaram eletrodos à estrutura e a colocaram em um freezer, depois a colocaram bem próxima Zero absoluto.
Quando aplicaram uma corrente ao material e mediram a tensão de saída, começaram a ver assinaturas de carga fracionária, onde a tensão é igual à corrente multiplicada por um número fracionário e algumas constantes físicas básicas.
“No dia em que o vimos, a princípio não o reconhecemos”, diz o primeiro autor, Lu. “Então começamos a gritar quando percebemos que isso era algo realmente importante. Foi um momento completamente surpreendente.”
“Essas foram provavelmente as primeiras amostras sérias que colocamos na nova geladeira”, acrescenta o co-autor Hahn. Assim que nos acalmamos, analisamos os detalhes para ter certeza de que o que estávamos vendo era real.”
Com análises mais aprofundadas, a equipe confirmou que a estrutura do grafeno exibia de fato um efeito Hall anômalo quântico parcial. Esta é a primeira vez que esse efeito é demonstrado no grafeno.
“O grafeno também pode ser um supercondutor”, diz Gu. “Então, você pode ter dois efeitos completamente diferentes no mesmo material, um ao lado do outro. Se você usar o grafeno para conversar com o grafeno, evita muitos efeitos indesejados quando você liga o grafeno a outros materiais.”
Atualmente, a equipe continua a explorar o grafeno multicamadas para outros estados eletrônicos raros.
“Nós nos aprofundamos para explorar muitas ideias e aplicações fundamentais da física”, diz ele. “Sabemos que haverá mais por vir.”
Referência: “Efeito Hall anômalo quântico parcial em grafeno multicamadas” por Zhengguang Lu, Tonghang Han, Yuxuan Yao, Aidan P. Reddy, Jixiang Yang, Junseok Seo, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Liang Fu e Long Ju, 21 de fevereiro de 2024, natureza. doi: 10.1038/s41586-023-07010-7
Esta pesquisa é apoiada em parte pela Sloan Foundation e pela National Science Foundation.
As preocupações sobre a doença debilitante crônica aumentaram depois que surgiu um relato de caso de dois caçadores que desenvolveram distúrbios neurológicos e morreram após comerem carne de veado de um grupo de cervos que pode ter sido infectado com a “doença dos cervos zumbis”.
o Relatório sobre pescadores Quem morreu em 2022, e que foi apresentado no início de abril na reunião anual da Academia Americana de Neurologia, não foi comprovada a transmissão da infecção. Doença debilitante crônica (CWD) de cervos a humanos, escrevem pesquisadores do Centro de Ciências da Saúde da Universidade do Texas, em San Antonio.
No entanto, o caso “ressalta a necessidade de uma investigação mais aprofundada sobre os riscos potenciais do consumo de cervos infectados com CWD e suas implicações para a saúde pública”, escreveram os pesquisadores.
Não houve casos de CWD em pessoas relatadas até o momento, de acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças. Mas estudos anteriores levantaram preocupações de que a CWD poderia “representar um risco para as pessoas”. Direção-Geral da Saúde “, sugerindo que “é importante prevenir a exposição humana à CWD”.
Aqui está o que você deve saber sobre as mortes de caçadores furtivos e a resposta do CDC ao relatório.
Ele assiste:Uma ursa esperta salva a vida de seu filhote depois que ele caiu de uma ponte em um rio
CDC: A carne de veado não causou doenças ou morte em caçadores
Para o relatório de 2022, a agência concordou com os investigadores “que há uma necessidade de uma investigação cuidadosa da doença debilitante crónica (CWD) como um risco potencial para a saúde das pessoas”, disse o epidemiologista do CDC, Ryan Maddox, numa declaração ao USA TODAY.
Mas ele disse que o CDC revisou os casos de 2.022 e considerou as mortes dos dois homens “parte do número normal de casos da doença de Creutzfeldt-Jakob que vemos nos Estados Unidos”.
Os homens morreram após contrair a doença de Creutzfeldt-Jakob (DCJ), que, tal como a CWD, é uma doença priónica, uma classe de distúrbios neurológicos fatais, que pode afectar humanos e animais, geralmente progride rapidamente e é quase sempre fatal. em Doenças príonAlgumas proteínas no cérebro começam a dobrar-se de forma anormal, causando danos cerebrais e outros sintomas, afirma o Centro de Controle e Prevenção de Doenças (CDC).
“Um histórico de caça e/ou consumo de carne de veado não significa que alguém contraiu a doença de Creutzfeldt-Jakob dessa forma”, disse Maddox. “Muitos americanos caçam e comem carne de veado. Alguns podem desenvolver a doença de Creutzfeldt-Jakob de forma intermitente por acidente e outros não.”
O que é doença debilitante crônica?
Doença debilitante crônica (CWD), em cervos, alces e outros animais, resulta em perda de peso, falta de coordenação, tropeços, letargia, perda de peso, baba e falta de medo das pessoas, daí o termo “Doença do cervo zumbi.”
Foi identificado pela primeira vez em cervos em cativeiro em um centro de pesquisa no Colorado no final dos anos 1960. CWD apareceu em cervos selvagens em 1981, e desde então foram relatados em cervos, alces e alces em 33 estados, de acordo com Pesquisa Geológica dos EUA.
Os cientistas estavam preocupados com a CWD porque a doença da vaca louca, ou encefalopatia espongiforme bovina, atingiu os humanos no Reino Unido na década de 1990.
“Sabemos que as doenças por príons podem ser transmitidas de animais para humanos, como vimos no caso da doença das vacas loucas”, disse Maddox. “Estão em andamento estudos para avaliar se a CWD pode representar um risco para as pessoas. O aumento no número anual de casos da doença de Creutzfeldt-Jakob nos Estados Unidos pode ser explicado pelo envelhecimento da população, melhoria da vigilância e melhores testes”.
Ele disse que alguns aspectos dos casos dos pescadores apontam para a clássica doença de Creutzfeldt-Jakob (DCJ), em vez de um distúrbio neurológico mais recente causado pela CWD.
As doenças por príons geralmente levam muitos anos para causar sintomas nas pessoas. “Os homens morreram da doença de Creutzfeldt-Jakob antes ou na mesma época em que a CWD foi encontrada na área onde caçavam, o que não deixou tempo para um longo período de incubação”, disse Maddox.
Suas idades, sintomas e alterações cerebrais “eram consistentes com o que normalmente vemos na doença clássica esporádica de Creutzfeldt-Jakob não atribuível à CWD”, disse ele. Quando a variante da doença de Creutzfeldt-Jakob apareceu como resultado da “doença da vaca louca”, os infectados eram mais jovens e apresentavam sintomas diferentes, disse Maddox.
Os estudos atuais não mostram um aumento nas taxas da doença de Creutzfeldt-Jakob em caçadores do Colorado. “Os resultados até agora são tranquilizadores”, disse ele. “O número de casos da doença de Creutzfeldt-Jakob ou de outras doenças priónicas nesta população caçadora não foi superior ao que esperaríamos na população em geral.”
Doença debilitante crônica: dicas para reduzir riscos ao caçar cervos e alces
Não atire, manuseie ou coma carne de veado ou alce que pareça doente ou esteja agindo de forma estranha. Da mesma forma, não manuseie ou coma animais atropelados.
Use luvas de látex ou látex ao vestir o animal ou manusear a carne. Não use facas domésticas ou outros utensílios de cozinha para preparar o campo.
Evite manusear órgãos de animais, especialmente tecido cerebral ou medula espinhal.
Verifique as diretrizes estaduais de vida selvagem e saúde pública para ver se o teste CWD para animais é recomendado ou exigido onde você caça.
Considere cuidadosamente testar seu cervo ou alce para CWD antes de comer a carne. Se o teste do seu animal for positivo para CWD, não coma a carne desse animal.
Se você tiver um cervo ou alce processado comercialmente, considere solicitar que seu animal seja processado individualmente para evitar misturar carne de vários animais.
Os cientistas estão se concentrando na detecção de sulfeto de dimetila (DMS) em sua atmosfera.
O Telescópio Espacial James Webb (JWST), o telescópio mais poderoso já lançado, está pronto para iniciar uma missão de observação crucial na busca por vida extraterrestre.
Como reportado vezes, O telescópio irá focar-se num planeta distante que orbita uma estrela anã vermelha, K2-18b, localizada a 124 anos-luz de distância.
K2-18b chamou a atenção dos cientistas devido à sua capacidade de abrigar vida. Acredita-se que seja um mundo coberto por oceanos e cerca de 2,6 vezes maior que a Terra.
O elemento-chave que os cientistas procuram é o sulfeto de dimetila (DMS), um gás com uma propriedade notável. Segundo a NASA, o DMS é produzido na Terra apenas pela vida, principalmente pelo fitoplâncton marinho.
A presença de DMS na atmosfera de K2-18b seria uma descoberta importante, embora o Dr. Niku Madhusudan, astrofísico principal do estudo de Cambridge, acautele contra tirar conclusões precipitadas. Embora os dados preliminares do Telescópio Espacial James Webb indiquem uma alta probabilidade (mais de 50%) da presença do DMS, são necessárias análises mais aprofundadas. O telescópio dedicará oito horas de observação na sexta-feira, seguidas de meses de processamento de dados antes de chegar a uma resposta definitiva.
A falta de um processo natural, geológico ou químico conhecido para gerar DMS na ausência de vida acrescenta peso à excitação. No entanto, mesmo que isto se confirme, a enorme distância entre o K2-18b representa um obstáculo tecnológico. Viajando à velocidade da sonda Voyager (38.000 mph), a sonda levaria 2,2 milhões de anos para chegar ao planeta.
Apesar da sua enorme distância, a capacidade do Telescópio Espacial James Webb de analisar a composição química da atmosfera de um planeta através da análise espectroscópica da luz estelar filtrada através das suas nuvens fornece uma nova janela para a possibilidade de vida extraterrestre. Esta missão tem o potencial de responder à antiga questão de saber se estamos realmente sozinhos no universo.
As próximas observações também visam esclarecer a presença de metano e dióxido de carbono na atmosfera do K2-18b, potencialmente resolvendo o “problema da falta de metano” que tem intrigado os cientistas há mais de uma década. Embora o trabalho teórico sobre fontes não biológicas do gás prossiga, as conclusões finais são esperadas nos próximos quatro a seis meses.
Fui diagnosticado com câncer de mama em outubro. Eu tinha 23 anos.
Minha primeira pergunta foi: por quê? Achei que as pessoas da minha idade não tinham câncer de mama. Não tenho histórico familiar da doença. Meus testes para mutações no gene BRCA, que aumentam o risco de câncer de mama e de ovário, deram negativo.
Você comeu muito açúcar? Você foi exposto a muito plástico? As pessoas são rápidas em me contar suas próprias teorias, como controle de natalidade ou guardar meu telefone no sutiã. Todos ao meu redor estão tentando entender como isso pode acontecer com alguém da minha idade. Porque se isso pode acontecer comigo, pode acontecer com eles também.
Quando minha família e eu perguntamos à médica, ela disse que foi apenas azar. A vida é aleatória. Provavelmente não há nada que eu tenha feito ou pudesse ter feito. Mas isso não torna a situação menos preocupante para mim ou para outros jovens que se encontram cada vez mais nesta situação.
Somente em 2022 4 por cento Entre os diagnósticos de câncer de mama invasivo estão mulheres americanas com menos de 40 anos. Mas estudos recentes mostram que mais jovens estão a contrair cancro, incluindo cancro da mama.
Para pacientes jovens como eu, é difícil compreender a aleatoriedade de tudo isso.
Encontre um tumor e depois diagnostique
Foi em junho de 2023 quando notei pela primeira vez um grande caroço no seio durante o banho. A princípio ignorei, mas quando não passou, disse ao meu médico de cuidados primários que estava preocupado. Ela me passou uma receita de ultrassom, mas tive que esperar três meses por uma consulta em DC
Eu tinha ouvido falar que cistos benignos eram comuns em mulheres jovens, mas logo após o ultrassom, fui marcada para uma biópsia. A imagem mostrou uma massa anormal que precisava de mais testes. Fiquei preocupado, então pedi à minha mãe que voasse de Phoenix para ficar comigo.
Quando entrei na sala de exames na terça-feira, dei uma olhada em meus papéis. “Pré-diagnóstico: câncer”, disse ela.
Poucos dias depois, meu médico me ligou com o diagnóstico inicial: carcinoma ductal invasivo de alto grau, um câncer de rápido crescimento. Mais probabilidade de se espalhar. A massa tinha cerca de cinco centímetros. Foi a fase 2.
O longo atraso entre a descoberta de uma massa e a ultrassonografia e o diagnóstico é apenas uma das maneiras pelas quais os jovens pacientes com câncer não são levados a sério. Já ouvi falar de mulheres cujos médicos não solicitaram mamografias porque eram consideradas muito jovens. Pacientes com câncer de cólon às vezes são diagnosticados com hemorróidas em vez de câncer.
Tomar decisões sobre fertilidade
Decidi me mudar para o Arizona para ficar com minha família para tratamento. No novo hospital, descobri mais sobre meu diagnóstico, como que tenho câncer de mama triplo positivo, que responde bem à quimioterapia e às terapias direcionadas. Também aprendi que poderia usar uma técnica chamada touca fria para salvar meu cabelo.
Senti-me mais estressado com a decisão de não recuperar meus óvulos, porque meu tratamento afetou minha fertilidade. Imediatamente percebi que não era o que eu queria. Eu não queria me submeter a procedimentos médicos mais invasivos e ter filhos biológicos não era nada importante para mim. Meus médicos e minha família queriam que eu entendesse totalmente a importância da minha decisão, dando-me múltiplas oportunidades para mudar de ideia, mas não o fiz.
Também decidi tentar salvar meu cabelo. O tratamento requer o uso de uma touca congelante especial bem apertada na cabeça – como uma touca de natação – antes, durante e depois da sessão de quimioterapia. Muita gente me avisou que a touca fria seria dolorosa, mas depois que passei dos primeiros 10 minutos não achei tão ruim assim. Era como andar sem gorro na neve. Foi desconfortável durante as sessões de quimioterapia, mas valeu a pena para manter uma certa sensação de normalidade. Perdi a maior parte do meu cabelo depois do último tratamento, mas meus médicos ainda me elogiam pelo quanto consegui manter.
Sou grato por frequentar um hospital que possui um programa para jovens adultos para pacientes como eu. Quando implantei uma porta no peito para facilitar as infusões de quimioterapia, uma enfermeira que cuida de jovens percebeu que eu estava chateado. Ela me guiou pela sala de quimioterapia vazia para que eu soubesse o que esperar antes do meu primeiro tratamento.
Depois que recebi o plano de tratamento completo, ela também me apresentou a um grupo de apoio. Nos reunimos uma vez por mês para conversar. Algumas pessoas, como eu, foram recentemente diagnosticadas ou re-diagnosticadas, e outras alcançaram remissão de cinco anos. Quando entrei no grupo, me senti menos sozinha. Eu sabia que eles estavam todos onde eu estava.
Nas reuniões de grupo, partilhamos histórias desanimadoras – como o colapso de veias e a colocação de cateteres centrais – ou histórias encorajadoras de médicos gentis e de altas precoces do hospital. Falamos sobre jogar Pokémon e Sims para nos distrair. Nós nos seguimos no Instagram.
Tentamos mantê-lo divertido, rindo enquanto colorimos perus de Ação de Graças para a mesa, decoramos casinhas de gengibre ou fazemos quadros de visão. Os membros do grupo brincam sobre fazer parte do clube “Still Alive” e como nunca está “livre de câncer”, mas sim “quieto” – uma forma de dizer que nossas vidas nunca estarão completamente livres de câncer, já que lidamos com constantes exames e sintomas O relacionamento. Mas podemos viver nossas vidas de forma relativamente tranquila por causa do câncer.
Todos nós passamos por batalhas únicas, que nos lembram o quão injustas são as nossas situações. Tivemos “azar”. Mas em vez de perguntar “Por que eu?” Nós nos consolamos porque somos nós. Há um entendimento comum de que nenhum de nós quer estar lá, ou deveria estar lá, mas estamos.
Minha jornada está longe de terminar, embora eu tenha completado seis rodadas de quimioterapia e passado por uma cirurgia. Estou preocupado com a repetição. Eu me pergunto onde irei parar no final de tudo isso, dispensado do meu trabalho e afastado da minha vida em DC. Preocupo-me com os meus amigos com cancro enquanto eles travam as suas próprias batalhas, e com outros jovens que tentam compreender porquê. Isso aconteceu com eles.
Lembro-me de quando fiz minha primeira ressonância magnética. O teste determinará se o câncer se espalhou para outro lugar. A recepcionista me perguntou minha data de nascimento para imprimir minha pulseira.
“Fazemos aniversário no mesmo dia”, disse ela. Mês, data, ano e tudo mais.
Eu ri no começo, mas o momento ficou comigo. Estávamos em lados opostos do ábaco.
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