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Os físicos do MIT descobriram que o grafeno de três camadas do ‘ângulo mágico’ pode ser um supercondutor raro e resistente ao magneto.

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Físicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts notaram sinais de um tipo raro de supercondutividade em um material chamado “ângulo mágico” do grafeno trançado de três camadas. Crédito: Cortesia de Pablo Jarillo-Herrero, Yuan Cao, Jeong Min Park, et al

As novas descobertas podem ajudar a projetar máquinas de ressonância magnética mais potentes ou computadores quânticos poderosos.

Físicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts notaram sinais de um tipo raro de supercondutividade em um material chamado grafeno de três camadas torcidas por ângulo mágico. Em um estudo publicado em naturezaOs pesquisadores relatam que o material exibe supercondutividade em campos magnéticos surpreendentemente altos de até 10 Tesla, que é três vezes maior do que o material seria esperado para suportar se fosse um supercondutor convencional.

Os resultados sugerem fortemente que o grafeno mágico de três camadas, que foi inicialmente descoberto pelo mesmo grupo, é um tipo muito raro de supercondutor, conhecido como “tripleto de spin”, impermeável a campos magnéticos elevados. Esses supercondutores exóticos podem melhorar muito as técnicas, como a imagem por ressonância magnética, que usa fios supercondutores sob um campo magnético para ressoar com tecidos biológicos e fazer sua imagem. As máquinas de ressonância magnética estão atualmente limitadas a campos magnéticos de 1 a 3 Tesla. Se eles pudessem ser construídos com supercondutores de giro triplo, a ressonância magnética poderia operar sob campos magnéticos mais elevados para produzir imagens mais claras e profundas do corpo humano.

Novas evidências para a supercondutividade de spin triplo no grafeno de camada tripla também podem ajudar os cientistas a projetar supercondutores mais fortes para a computação quântica prática.

“O valor deste experimento é o que nos ensina sobre a supercondutividade básica e como os materiais podem se comportar, para que, com essas lições, possamos tentar projetar princípios para outros materiais que são mais fáceis de fabricar e talvez isso lhe dê uma melhor supercondutividade, ”Diz Pablo Jarillo-Herrero, Cecil e Ida Green Professor de Física no Massachusetts Institute of Technology.

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Os co-autores do artigo incluem Yuan Kao e o estudante de graduação Jeong Min Park no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Kenji Watanabe e Takashi Taniguchi do Instituto Nacional de Ciência de Materiais do Japão.

transformação estranha

Os materiais supercondutores são definidos por sua capacidade altamente eficiente de conduzir eletricidade sem perda de energia. Quando expostos a uma corrente elétrica, os elétrons em um supercondutor se emparelham em “pares de cobre” que então viajam através do material sem resistência, como passageiros em um trem rápido.

Na grande maioria dos supercondutores, esses pares de passageiros têm um spin oposto, com um elétron girando para cima e o outro para baixo – uma configuração conhecida como “spin singular”. Esses pares são acelerados por um supercondutor, exceto para campos magnéticos elevados, que podem deslocar a energia de cada elétron em direções opostas, separando o par um do outro. Desta forma, e por meio de mecanismos, campos magnéticos elevados podem interromper a supercondutividade em supercondutores de spin convencionais.

“Esta é a razão fundamental pela qual a supercondutividade desaparece em um campo magnético grande o suficiente”, diz Park.

Mas existem alguns supercondutores estranhos que não são afetados por campos magnéticos, mesmo em intensidades muito grandes. Esses materiais são supercondutores por meio de pares de elétrons com o mesmo spin – uma propriedade conhecida como “spin triplo”. Quando expostos a campos magnéticos elevados, a energia de ambos os elétrons no par de Cooper se desloca na mesma direção, de modo que eles não se separam, mas continuam a superconduzir sem perturbação, independentemente da intensidade do campo magnético.

O grupo de Jarillo-Herrero estava curioso para saber se o grafeno de ângulo mágico de camada tripla poderia conter pistas sobre a incomum supercondutividade de giro triplo. A equipe produziu um trabalho inovador estudando estruturas de moiré de grafeno – camadas de redes de carbono da espessura de um átomo que, quando empilhadas em ângulos específicos, podem levar a comportamentos eletrônicos surpreendentes.

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Os pesquisadores relataram inicialmente essas propriedades peculiares em duas folhas angulares de grafeno, que eles chamaram de grafeno de camada dupla mágica. Eles logo seguiram os testes de grafeno de três camadas, uma formação em sanduíche de três folhas de grafeno que se descobriu ser mais forte do que sua contraparte de duas camadas, enquanto mantinha sua supercondutividade em temperaturas mais altas. Quando os pesquisadores aplicaram um campo magnético modesto, eles notaram que o grafeno de três camadas era capaz de superconduzir em intensidades de campo que destruiriam a supercondutividade no grafeno de duas camadas.

“Achamos isso uma coisa muito estranha”, disse Jarilo Herrero.

retorno milagroso

Em seu novo estudo, os físicos testaram a supercondutividade do grafeno de três camadas sob campos magnéticos cada vez mais elevados. Eles fabricaram o material esfoliando finas camadas de carbono de um bloco de grafite, empilhando três camadas juntas e girando a camada do meio em 1,56 graus em relação às camadas externas. Eles anexaram um eletrodo a cada extremidade do material para passar uma corrente através dele e medir qualquer energia perdida no processo. Em seguida, eles ligaram um grande ímã no laboratório, com um campo que direcionaram paralelo ao material.

Quando eles aumentaram o campo magnético em torno do grafeno de três camadas, eles notaram que a supercondutividade se manteve bastante forte antes de desaparecer, mas então ressurgiu intrigantemente em intensidades de campo mais altas – um ressurgimento muito incomum que não ocorre em supercondutores convencionais.

“Em supercondutores de rotação única, se você eliminar a supercondutividade, ela nunca mais volta – desaparece para sempre”, diz Kao. “Aqui, ele reapareceu novamente. Portanto, isso definitivamente indica que este material não é uma peça única.”

Eles também notaram que após a “reentrada”, a supercondutividade persistiu até 10 Tesla, a força de campo máxima que um ímã de laboratório poderia produzir. Isso é cerca de três vezes maior do que um supercondutor teria de suportar se fosse um único spin convencional, de acordo com o limite de Pauli, uma teoria que prevê o campo magnético máximo no qual um material pode reter a supercondutividade.

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O aparecimento da supercondutividade de grafeno de camada tripla, combinada com sua estabilidade em campos magnéticos maiores do que o esperado, exclui a possibilidade de que o material seja um supercondutor comum. Em vez disso, é provável que seja uma espécie muito rara, provavelmente tripla, que hospeda pares de Cooper que se movem rapidamente através do material, impermeáveis ​​a campos magnéticos elevados. A equipe planeja perfurar o material para confirmar seu estado de rotação preciso, o que pode ajudar a projetar ressonâncias magnéticas mais potentes, bem como computadores quânticos mais potentes.

“A computação quântica regular é muito frágil”, diz Jarillo Herrero. “Você olha para ele e ele desaparece homo. Cerca de 20 anos atrás, os teóricos propuseram um tipo de supercondutividade topológica que, se alcançada em qualquer material, poderia [enable] Um computador quântico onde os estados responsáveis ​​pela computação são muito poderosos. Isso daria mais poder infinito para fazer computação. O elemento chave a ter em conta são os supercondutores de spin triplo, de um certo tipo. Não temos ideia se nossa espécie é desse tipo. Mas, mesmo que não fosse o caso, isso poderia facilitar a colocação de grafeno de três camadas com outros materiais para projetar esse tipo de supercondutividade. Pode ser um ótimo hack. Mas ainda é muito cedo. “

Referência: “Violação do limite de Pauli e reentrada da supercondutividade em grafeno ondulado” Por Yuan Kao, Jeong Min Park, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi e Pablo Jarillo-Herrero, 21 de julho de 2021, natureza.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03685-y

Esta pesquisa foi apoiada pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos, pela National Science Foundation, pela Gordon and Betty Moore Foundation, pela Ramon Arises Foundation e pelo Sevare Quantum Materials Program.

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Vela solar avançada da NASA implantada com sucesso no espaço: ScienceAlert

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Vela solar avançada da NASA implantada com sucesso no espaço: ScienceAlert

As velas solares são uma forma misteriosa e majestosa de viajar pelo golfo do espaço. Comparado aos navios à vela do passado, é uma das formas mais eficientes de impulsionar veículos no espaço.

Um foguete RocketLab Electron lançou na terça-feira o novo sistema avançado de vela solar composta da NASA. O objetivo é testar a implantação de grandes velas solares na órbita baixa da Terra, e a NASA confirmou na quarta-feira que implantou com sucesso uma vela de 9 metros.

Em 1886 o automóvel foi inventado. Em 1903, os humanos fizeram o primeiro voo motorizado. Apenas 58 anos depois, os humanos fizeram a sua primeira viagem ao espaço num foguetão. A tecnologia dos foguetes mudou dramaticamente ao longo dos séculos, sim, séculos.

O desenvolvimento do míssil começou no século 13, quando os chineses e os mongóis dispararam flechas de mísseis uns contra os outros. As coisas evoluíram um pouco desde então, e agora temos combustíveis sólidos e líquidos para foguetes, motores iônicos e velas solares com mais tecnologia nas asas.

Um foguete SpaceX Falcon 9 sobe de uma plataforma de lançamento na Flórida para enviar o módulo lunar Odysseus da Intuitive Machines ao espaço. (NASA/YouTube)

As velas solares são especialmente importantes porque aproveitam a energia do sol, ou da luz das estrelas, para impulsionar sondas através do espaço. A ideia não é nova: Johannes Kepler (famoso pelo movimento planetário) propôs pela primeira vez que a luz solar poderia ser usada para impulsionar naves espaciais no século XVII em seu trabalho intitulado “Somnium”.

Tivemos que esperar até o século XX para que o cientista russo Konstantin Tsiolkovsky demonstrasse o princípio de como as velas solares realmente funcionam.

Carl Sagan e outros membros da Sociedade Planetária começaram a propor missões utilizando velas solares nas décadas de 1970 e 1980, mas foi só em 2010 que vimos o primeiro veículo prático de vela solar, o IKAROS.

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Imagem da vela solar IKAROS totalmente implantada, capturada pela câmera de separação. (jaxá)

O conceito de velas solares é muito fácil de entender e baseia-se na pressão da luz solar. As velas são inclinadas para que os fótons atinjam e saltem da vela reflexiva para empurrar a espaçonave para frente.

É claro que são necessários muitos fótons para acelerar uma espaçonave usando luz, mas lentamente, com o tempo, torna-se um sistema de propulsão muito eficiente que não requer motores pesados ​​ou tanques de combustível.

Esta redução na massa tornou mais fácil a aceleração das velas solares pela luz solar, mas os tamanhos das velas eram limitados pelos materiais e pela estrutura das retrancas que as sustentavam.

A NASA está trabalhando para resolver o problema com sua tecnologia Solar Sail Boom de próxima geração. Seu avançado sistema de vela solar composta usa um CubeSat projetado pela NanoAvionics para testar a nova estrutura de suporte de lança composta.

É feito de materiais poliméricos flexíveis e fibra de carbono para criar uma alternativa mais rígida e leve aos atuais projetos de estruturas de suporte.

Na quarta-feira, 24 de abril, a NASA confirmou que o satélite CubeSat atingiu a órbita baixa da Terra e implantou uma vela de 9 metros. Eles agora estão operando a sonda e concluindo um contrato terrestre. Demorou cerca de 25 minutos para desdobrar a vela de 80 metros quadrados.

Se as condições forem adequadas, poderá ser visível da Terra, talvez rivalizando com Sirius em brilho.

Este artigo foi publicado originalmente por O universo hoje. Leia o Artigo original.

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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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