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Defecto inesperado de ‘cisne negro’ descubierto en materia blanda por primera vez

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Crédito: CC0 Public Domain

En una nueva investigación, los científicos de la Universidad Texas A&M han revelado por primera vez un único defecto microscópico llamado «gemelo» en un copolímero de bloque blando utilizando una técnica avanzada de microscopía electrónica. Este defecto podría aprovecharse en el futuro para crear materiales con nuevas propiedades acústicas y fotónicas.


«Este defecto es como un cisne negro, algo especial que no es típico», dijo el Dr. Edwin Thomas, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales. “Aunque elegimos un determinado polímero para nuestro estudio, creo que el doble defecto será bastante universal en un montón de sistemas similares de materia blanda, como aceites, tensioactivos, material biológico y polímeros naturales. Por lo tanto, nuestros resultados serán valiosos para diversas investigaciones en el campo de la materia blanda. «

Los resultados del estudio se detallan en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

Los materiales se pueden clasificar en términos generales como duros o blandos. Los materiales duros, como las aleaciones metálicas y las cerámicas, generalmente tienen una disposición de átomos muy regular y simétrica. Además, en la materia dura, los grupos de átomos ordenados se organizan en bloques de construcción nanoscópicos, llamados celdas unitarias. Por lo general, estas celdas unitarias constan de solo unos pocos átomos y se apilan para formar el cristal periódico. La materia blanda también puede formar cristales compuestos de células unitarias, pero ahora el patrón periódico no está en el nivel atómico; ocurre en una escala mucho mayor a partir de conjuntos de moléculas grandes.

En particular, para un copolímero dibloque AB, un tipo de material blando, la unidad molecular periódica comprende dos cadenas enlazadas: una cadena de unidades A y una cadena de unidades B. Cada cadena, llamada bloque, tiene miles de unidades enlazadas. ellos y un cristal blando se forma por agregación selectiva de unidades A en dominios y unidades B en dominios que forman enormes células unitarias en comparación con la materia dura.

Otra diferencia notable entre los cristales duros y blandos es que los defectos estructurales se han estudiado mucho más en la materia dura. Estas imperfecciones pueden ocurrir en una sola ubicación atómica en el material, llamado defecto puntual. Por ejemplo, los defectos puntuales en la disposición periódica de los átomos de carbono en un diamante debido a las impurezas de nitrógeno crean el exquisito diamante amarillo «canario». Además, las imperfecciones de los cristales pueden alargarse como un defecto de línea o extenderse sobre un área como un defecto de superficie.

En general, los defectos en el interior materiales duros se han estudiado extensamente utilizando técnicas avanzadas de imágenes electrónicas. Pero para poder localizar e identificar defectos en sus cristales de copolímero de bloque blando, Thomas y sus colegas utilizaron una nueva técnica llamada microscopía electrónica de barrido de obleas y vistas. Cette méthode a permis aux chercheurs d’utiliser un faisceau d’ions fin pour découper une très fine tranche du matériau souple, puis ils ont utilisé un faisceau d’électrons pour imager la surface sous la tranche, puis trancher à nouveau, image à nouveau , una y otra vez. Luego, estos cortes se apilaron digitalmente para obtener una vista en 3D.

Para su análisis, estudiaron un copolímero dibloque que consta de un bloque de poliestireno y un bloque de polidimetilsiloxano. A nivel microscópico, una celda elemental de este material presenta un patrón espacial de la denominada forma de “doble giroide”, una estructura compleja y periódica formada por dos redes moleculares entrelazadas, una de las cuales tiene rotación a la izquierda y la otra, una rotación a la derecha.

Si bien los investigadores no buscaban activamente un defecto en particular en el material, la técnica de imagen avanzada descubrió un defecto en la superficie, conocido como borde gemelo. A ambos lados de la unión gemela, las redes moleculares transformaron abruptamente su sentido de la mano.

«Me gusta llamar a este defecto un espejo topológico, y es un efecto realmente agradable», dijo Thomas. «Cuando tienes un borde gemelo, es como mirar un reflejo en un espejo, ya que cada celosía cruza el borde, los celosías cambian de manos, la derecha se convierte en izquierda y viceversa».

El investigador agregó que las consecuencias de tener un borde doble en una estructura periódica que per se no tiene simetría especular inherente podría inducir nuevas propiedades ópticas y acústicas que abren nuevas puertas en la ingeniería y tecnología de materiales.

“En biología, sabemos que incluso un solo defecto del ADN, una mutación, puede causar una enfermedad u otro cambio observable en un organismo. En nuestro estudio, mostramos un solo gemelo defecto en un material de doble giroide «, dijo Thomas». La investigación futura explorará para ver si hay algo especial en la presencia de un plano de espejo aislado en una estructura, que de otra manera no tiene simetría de espejo. »


Naturaleza conductora en estructuras cristalinas revelada con un aumento de 10 millones de veces


Más información:
Xueyan Feng et al, Visualizando al gemelo doble giroide, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073 / pnas.2018977118

Proporcionado por
Universidad Texas A & M

Cita: Defecto inesperado de ‘cisne negro’ descubierto por primera vez en materia blanda (2021, 19 de mayo) recuperado el 19 de mayo de 2021 de https://phys.org/news/2021-05-unexpected-black-swan-defect- soft.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte del uso legítimo para fines de estudio o investigación privados, no se puede reproducir ninguna parte sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente a título informativo.

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink en el vuelo Falcon 9 desde Cabo Cañaveral – Spaceflight Now

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink en el vuelo Falcon 9 desde Cabo Cañaveral – Spaceflight Now
Un cohete Falcon 9 despega del Complejo de Lanzamiento Espacial 40 en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral, transportando 23 satélites Starlink a la órbita terrestre baja el 28 de abril de 2024. Imagen: Adam Bernstein/Spaceflight Now

Tras el histórico lanzamiento de dos satélites Galileo por parte de la Comisión Europea, SpaceX ha lanzado otro lote de sus propios satélites de Internet de alta velocidad Starlink. El lanzamiento del Falcon 9 el domingo por la noche marcó el 29º lanzamiento dedicado de satélites Starlink en 2024.

El despegue de la misión Starlink 6-54 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 40 (SLC-40) en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral (CCSFS) tuvo lugar a las 6:08 p.m.EDT (2208 UTC).

El propulsor de primera etapa Falcon 9 que respalda esta misión, número de cola B1076 en la flota de SpaceX, se lanzó por decimotercera vez. Anteriormente apoyó los lanzamientos de Ovzon 3, Intelsat IS-40e, el vuelo número 26 de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS-26) de SpaceX y seis misiones Starlink.

Poco más de ocho minutos después del despegue, B1076 aterrizó en el dron SpaceX, “Simplemente lea las instrucciones”. Este fue el aterrizaje número 80 del JRTI y el aterrizaje de refuerzo número 301 hasta la fecha.

En una publicación en las redes sociales, Kiko Dontchev, vicepresidente de lanzamiento de SpaceX, señaló que el equipo completó una rotación de cinco horas desde JRTI a Puerto Cañaveral entre la llegada y la salida del dron para apoyar la misión Starlink 6-54.

Los 23 satélites Starlink se suman a los 5.874 actualmente en órbita, según cifras compiladas el 24 de abril por el astrónomo y experto en seguimiento orbital Jonathan McDowell. Antes de este lanzamiento, se lanzaron 633 satélites Starlink en 2024.

El miércoles, SpaceX anunció que los Estados Federados de Micronesia, un país insular en el Océano Pacífico al este de Australia, fue el último país en agregarse a la lista de países donde el servicio Starlink está disponible.

Salida del dragón

El lanzamiento de Starlink 6-54 se produce apenas unas horas después de que SpaceX Cargo Dragon se separara de la Estación Espacial Internacional para comenzar su viaje de aproximadamente 36 horas para aterrizar frente a la costa de Florida. El desacoplamiento tuvo lugar a la 1:10 p. m. EDT (5:10 p. m. UTC).

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El aterrizaje del martes por la mañana concluirá la misión CRS-30. Estuvo acoplado a la ISS durante más de 30 días y regresará con más de 4.000 libros de experimentos científicos.

La operación es también otro paso importante hacia el lanzamiento de la primera misión tripulada de Boeing al puesto orbital utilizando su nave espacial Starliner.

Antes de que pueda realizarse ese lanzamiento, SpaceX debe mover su nave espacial Crew Dragon Endeavour desde el puerto orientado hacia adelante al puerto orientado hacia el espacio del módulo Harmony. Esta maniobra debería tener lugar el 2 de mayo.

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Descubrimiento sin precedentes en meteoritos desafía los modelos astrofísicos

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Descubrimiento sin precedentes en meteoritos desafía los modelos astrofísicos

Los investigadores han descubierto una rara partícula de polvo en un meteorito, formada por una estrella distinta de nuestro sol. Utilizando tomografía avanzada con sonda atómica, analizaron la proporción única de isótopos de magnesio de la partícula, revelando su origen a partir de un tipo recientemente identificado de supernova que quema hidrógeno. Este avance proporciona una mejor comprensión de los eventos cósmicos y la formación de estrellas. Crédito: SciTechDaily.com

Los científicos han descubierto una partícula de meteorito con una proporción de isótopos de magnesio sin precedentes, lo que apunta a su origen en una supernova que quema hidrógeno.

La investigación ha descubierto una rara partícula de polvo atrapada en un antiguo meteorito extraterrestre formado por una estrella distinta a nuestro sol.

El descubrimiento fue realizado por la autora principal, la Dra. Nicole Nevill y sus colegas durante sus estudios de doctorado en la Universidad de Curtin, quienes actualmente trabajan en el Instituto de Ciencias Lunares y Planetarias en colaboración con NASAen el Centro Espacial Johnson.

Meteoritos y granos presolares

Los meteoritos están formados principalmente por materiales formados en nuestro sistema solar y también pueden contener pequeñas partículas de estrellas nacidas mucho antes que nuestro sol.

Las pistas de que estas partículas, llamadas granos presolares, son reliquias de otras estrellas, se descubren analizando los diferentes tipos de elementos que contienen.

Técnicas analíticas innovadoras

El Dr. Nevill utilizó una técnica llamada átomo Sonda tomográfica para analizar la partícula y reconstruir la química a escala atómica, accediendo a la información escondida en su interior.

«Estas partículas son como cápsulas del tiempo celestes y proporcionan una instantánea de la vida de su estrella madre», dijo el Dr. Nevill.

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“Los materiales creados en nuestro sistema solar tienen proporciones de isótopos predecibles: variantes de elementos con diferente número de neutrones. La partícula que analizamos tiene una proporción de isótopos de magnesio distinta de cualquier otra cosa en nuestro sistema solar.

“Los resultados fueron literalmente fuera de este mundo. La proporción de isótopos de magnesio más extrema, de estudios anteriores de granos presolares, fue de alrededor de 1.200. El grano en nuestro estudio tiene un valor de 3.025, que es el valor más alto jamás descubierto.

«Esta proporción de isótopos excepcionalmente alta sólo puede explicarse por la formación de un tipo de estrella recientemente descubierta: una supernova que quema hidrógeno».

Avances en astrofísica

El coautor, el Dr. David Saxey, del Centro John de Laeter en Curtin, dijo que la investigación innova la forma en que entendemos el universo, ampliando los límites de las técnicas analíticas y los modelos astrofísicos.

«La sonda atómica nos proporcionó un gran nivel de detalle al que no habíamos podido acceder en estudios anteriores», afirmó el Dr. Saxey.

“La supernova que quema hidrógeno es un tipo de estrella que se descubrió recientemente, casi al mismo tiempo que estábamos analizando la pequeña partícula de polvo. El uso de la sonda atómica en este estudio proporciona un nuevo nivel de detalle que nos ayuda a comprender cómo se formaron estas estrellas.

Vinculando los resultados de laboratorio con los fenómenos cósmicos

El coautor, el profesor Phil Bland de la Escuela de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Curtin, dijo que los nuevos descubrimientos del estudio de partículas raras en meteoritos nos permiten comprender mejor los eventos cósmicos más allá de nuestro sistema solar.

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«Es simplemente asombroso poder relacionar mediciones a escala atómica en el laboratorio con un tipo de estrella recientemente descubierta».

La investigación titulada “Elemento a escala atómica y estudio isotópico de 25Polvo estelar rico en magnesio procedente de una supernova que quema hidrógeno » fue publicado en el Revista de astrofísica.

Referencia: “Elemento a escala atómica y estudio isotópico de 25Mg-rich Stardust from an H-burning Supernova” por ND Nevill, PA Bland, DW Saxey, WDA Rickard, P. Guagliardo, NE Timms, LV Forman, L. Daly y SM Reddy, 28 de marzo de 2024, La revista de astrofísica.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad2996

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Una nueva era: comienza la campaña de lanzamiento del Ariane 6

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Una nueva era: comienza la campaña de lanzamiento del Ariane 6

El 5 de julio de 2023, el lanzador Ariane 5 realizó su último vuelo, poniendo así fin a los 27 años de carrera del que fue el primer cohete pesado de Europa. Casi diez meses después, Arianespace vuelve a la plataforma de lanzamiento con su nuevo caballo de batalla avanzado para el transporte pesado: el Ariane 6.

Por primera vez, el núcleo central y los propulsores del Ariane 6 fueron entregados a la plataforma de lanzamiento ELA-4 en Kourou, Guayana Francesa, marcando oficialmente el inicio de la campaña de lanzamiento inaugural.

El miércoles 24 de abril, el núcleo central del cohete, compuesto por el propulsor principal y la etapa superior, fue transportado 800 metros desde el edificio de montaje del lanzador hasta la plataforma ELA-4, donde fue instalado sobre la mesa de lanzamiento mediante una grúa. y con la asistencia de vehículos de guiado automático (AGV).

Durante los dos días siguientes, Arianespace trabajó para entregar los dos propulsores de cohetes de estado sólido P120C del vehículo a la plataforma y luego montarlos en la mesa de lanzamiento a cada lado del núcleo central. Esta es la configuración del Ariane 62 que realizará la primera misión del vehículo.

El primer cohete propulsor sólido Ariane 6 se transporta al sitio de lanzamiento ELA-4 para su integración. (Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)

Al igual que su predecesor, el Ariane 6 tiene un diseño de dos etapas, propulsado por motores que queman hidrógeno líquido y oxígeno líquido. La primera etapa está equipada con un motor Vulcain 2.1, una versión mejorada del motor Vulcain 2 que volaba en el Ariane 5. La segunda etapa, por su parte, está equipada con un motor Vinci de nuevo diseño, capaz de producir 180 kN de empuje en una aspiradora.

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Ariane 6 está configurado para volar con un solo par o dos pares de propulsores de cohetes sólidos P120C, que producen un porcentaje importante del empuje total en el despegue. Cada propulsor contiene 142 toneladas de propulsor sólido y puede generar hasta 4.650 kN de empuje.

La capacidad de carga del Ariane 6 varía según la configuración de vuelo utilizada. La versión Ariane 62 que utiliza dos propulsores es capaz de transportar hasta 10.350 kg a la órbita terrestre baja (LEO) y 4.500 kg a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), mientras que la variante Ariane 64 con cuatro propulsores puede colocar hasta 21.500 kg en órbita baja. Órbita terrestre (LEO). y 11.500 kg en GTO.

«El lanzamiento del Ariane 6 y la restauración del acceso de Europa al espacio son una prioridad absoluta para la ESA a la hora de reanudar los lanzamientos regulares de cohetes desde el puerto espacial europeo», afirmó el director general de la ESA, Josef Aschbacher. “Juntar las etapas del cohete en la plataforma de lanzamiento marca el inicio de una campaña de lanzamiento y muestra que ya casi llegamos; Pronto veremos esta belleza elevarse hacia el cielo.

El siguiente paso en la campaña inicial del Ariane 6 es acoplar los propulsores P120C al núcleo central, actuando como mecanismo de soporte para la pila de lanzamiento. Una vez ensamblados, los equipos realizarán las conexiones mecánicas y eléctricas necesarias.

Luego, para completar el primer Ariane 6, sólo quedará instalar el carenado con las cargas útiles encapsuladas en su interior. Esto tendrá lugar unas semanas antes de la fecha de lanzamiento prevista.

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Estas operaciones de integración de vehículos se llevaron a cabo bajo la jurisdicción primaria de la ESA, con el apoyo de ArianeGroup y la agencia espacial francesa CNES.

«Ver el nuevo lanzador europeo en la plataforma de lanzamiento marca la finalización de años de trabajo en las oficinas de diseño y plantas de producción de ArianeGroup y de todos nuestros socios industriales en Europa», dijo Martin Sion, director ejecutivo de ArianeGroup. “Este evento marca también el inicio de una nueva etapa de la campaña de primeros vuelos, con todos los desafíos y complejidades que esto conlleva. Los miembros de nuestro Space Team Europe están poniendo todo su conocimiento y experiencia para que este primer vuelo sea un completo éxito.

El primer núcleo central de Ariane 6 está a punto de ser integrado. (Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)

Ariane 6 está diseñado para poder lanzar varias configuraciones de misión. Estas podrían variar desde misiones LEO que involucran constelaciones de satélites hasta misiones Galileo de lanzamiento dual en órbita terrestre media (MEO), lanzamiento único y lanzamiento dual de satélites geosincrónicos/geoestacionarios.

Para su primer lanzamiento, Ariane 6 intentará entregar un conjunto de pequeñas cargas útiles y experimentos a LEO para clientes como la ESA, la NASA, universidades europeas y varias empresas comerciales.

Algunas cargas útiles constan de CubeSats, mientras que otras permanecerán unidas a la etapa superior para documentar la misión. Dos cargas útiles regresarán a la Tierra en forma de cápsulas de reentrada, diseñadas para probar nuevos materiales.

Arianespace y la ESA apuntan actualmente a una ventana entre el 15 de junio y el 31 de julio de 2024 para el primer vuelo de Ariane 6.

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“El programa Ariane 6 entra ahora en su recta final antes del vuelo inaugural desde el Puerto Espacial Europeo en la Guayana Francesa. La soberanía europea sobre el acceso al espacio vuelve a ser posible gracias al duro trabajo de los equipos de la ESA, ArianeGroup y CNES”, declaró Philippe Baptiste, director general del CNES. “Me gustaría agradecerles y enviarles mis mejores deseos para las etapas finales. ¡Vamos Ariane 6!

(Imagen principal: El primer núcleo central de Ariane 6 se encuentra dentro del edificio móvil del complejo de lanzamiento ELA-4 en Kourou en preparación para su lanzamiento inaugural. Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)

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