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Cuando el grafeno habla, los científicos ahora pueden escuchar

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Investigadores de la Universidad de Rice han descubierto que el sonido se puede utilizar para analizar las propiedades del grafeno inducido por láser en tiempo real. La técnica podría ser útil para la caracterización de materiales en una amplia gama de procesos de ingeniería y fabricación. Crédito: Brandon Martin/Universidad de Rice

Puede que sea cierto que ver es creer, pero a veces escuchar puede ser mejor.


Ejemplo: Dos hermanos en un laboratorio de la Universidad de Rice escucharon algo inusual mientras hacían grafeno. Finalmente, determinaron que el sonido en sí mismo podría proporcionarles información valiosa sobre el producto.

Los hermanos, John Li, ex alumno de Rice que ahora estudia en la Universidad de Stanford, y Victor Li, entonces estudiante de secundaria en Nueva York y ahora estudiante de primer año en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, son coautores principales de un artículo que describe la análisis en tiempo real de la producción de grafeno inducido por láser (LIG) a través del sonido.

Los hermanos estaban trabajando en el laboratorio del químico James Tour de Rice cuando se les ocurrió su hipótesis y la presentaron en una reunión de grupo.

«El profesor Tour dijo: ‘Es interesante’ y nos dijo que lo siguiéramos como un proyecto potencial», recordó John Li.

Los resultados, que aparecen en Materiales funcionales avanzadosdescriben un esquema simple de procesamiento de señales acústicas que analiza LIG en tiempo real para determinar su forma y calidad.

LIG, presentado por el laboratorio Tour en 2014, crea capas de láminas de grafeno interconectadas calentando la parte superior de una lámina delgada de polímero a 2500 grados Celsius (4532 grados Fahrenheit), dejando solo átomos de carbono. Desde entonces, la técnica se ha aplicado para fabricar grafeno a partir de otras materias primas, incluso alimentos.

Cuando el grafeno habla, los científicos ahora pueden escuchar

Alex Lathem, estudiante graduado en física aplicada en la Universidad de Rice, prepara una muestra para el láser. El laboratorio utiliza sonido para analizar la síntesis de grafeno inducida por láser en tiempo real. Crédito: Brandon Martin/Universidad de Rice

«Bajo diferentes condiciones, queremos decir diferentes sonidos porque están ocurriendo diferentes procesos”, dijo John. “Entonces, si escuchamos variaciones durante la síntesis, podríamos detectar la formación de diferentes materiales.

Dijo que el análisis de audio permite «capacidades de control de calidad muy superiores que son órdenes de magnitud más rápidas que la caracterización del grafeno inducido por láser mediante técnicas de microscopía.

«En el análisis de materiales, a menudo hay compensaciones entre el costo, la velocidad, la escalabilidad, la exactitud y la precisión, especialmente en términos de la cantidad de material que puede procesar de manera consistente», dijo John. «Lo que tenemos aquí nos permite hacer coincidir de manera eficiente el rendimiento de nuestras capacidades analíticas con la cantidad total de material que estamos tratando de sintetizar de manera sólida».

John invitó a su hermano menor a Houston, sabiendo que su experiencia sería una ventaja en el laboratorio. “Tenemos conjuntos de habilidades complementarias casi por diseño, donde evito especializarme en cosas que él conoce muy bien, y él evita áreas que conozco muy bien”, dijo. . “Así que somos un equipo muy sólido.

«Básicamente, hice la conexión de que los sonidos correctos coincidían con el producto correcto, y él hizo la conexión de que diferentes sonidos coincidían con diferentes productos», dijo. «Además, él es mucho más fuerte que yo en ciertas técnicas computacionales, mientras que yo soy ante todo un experimentador».

Un pequeño micrófono de $31 de Amazon pegado a la cabeza del láser y conectado a un teléfono celular dentro del gabinete del láser capta el audio para su análisis.

«Los hermanos convirtieron el patrón de sonido a través de un técnica matemática llamada transformada rápida de Fourier, para que puedan obtener datos numéricos de los datos de sonido”, dijo Tour sobre el producto.

John Li dijo que los sonidos emitidos «proporcionan información sobre la relajación de la entrada de energía cuando el láser golpea la muestra y es absorbida, transmitida, dispersada, reflejada o simplemente convertida en diferentes tipos de energía. Esto nos permite obtener información local sobre las propiedades». de la microestructura, morfología y características a nanoescala del grafeno».

Tour queda impresionado con su ingenio.

«Lo que estos hermanos han encontrado es asombroso», dijo. «Escuchan los sonidos de la síntesis mientras se ejecuta y, a partir de ahí, pueden determinar el tipo y la calidad del producto casi al instante. Este podría ser un enfoque importante durante la síntesis para guiar los parámetros de fabricación».

Dijo que el análisis de sonido podría contribuir a una serie de procesos de fabricación, incluido el calentamiento instantáneo Joule de su propio laboratorio, un método para fabricar grafeno y otros materiales a partir de desechos, así como la sinterización, ingeniería de fase, ingeniería de deformación, deposición de vapor químico, combustión, recocido, corte por láser, gasificación, destilación y más.

«Entre la experiencia experimental de John y el talento matemático de Victor, el equipo familiar es excelente», dijo Tour. «Mi mayor alegría es brindar un ambiente donde mentes jóvenes pueden crear y prosperar, y en este caso han demostrado una experiencia mucho más allá de sus años, con John solo 19 y Victor 17 en el momento de su descubrimiento».

Los coautores del artículo son los estudiantes graduados de Rice Jacob Beckham y Weiyin Chen, el investigador postdoctoral Bing Deng, el ex alumno Duy Luong y el investigador Carter Kittrell. Tour ocupa la Cátedra TT y WF Chao de Química, así como profesor de informática, ciencia de los materiales y nanoingeniería.


El equipo utiliza un proceso de grafeno inducido por láser para crear patrones a escala micrométrica en fotorresistencia.


Más información:
Victor D. Li et al, Sonidos de síntesis: análisis acústico en tiempo real de grafeno inducido por láser, Materiales funcionales avanzados (2022). DOI: 10.1002/adfm.202110198

Proporcionado por
universidad del arroz

Cita: When Graphene Speaks, Scientists Can Now Listen (19 de enero de 2022) recuperado el 20 de enero de 2022 de https://phys.org/news/2022-01-graphene-scientists.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Excepto para el uso justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente a título informativo.

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NASA, la misión de astronautas SpaceX Crew-5 llega a la Estación Espacial Internacional

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Misión SpaceX Crew-5 de la NASA llegó a la Estación Espacial Internacional el jueves por la tarde.

La agencia dijo que la nave espacial Dragon Endurance atracó en el resort poco después de las 5 p.m. ET.

Después de que Dragon se conectara al módulo Harmony, la escotilla se abrió a las 6:49 p. m. ET, luego de las comprobaciones de fugas y la presurización estándar.

Los astronautas de la NASA Nicole Mann y Josh Cassada, el astronauta de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón Koichi Wakata y la cosmonauta de Roscosmos Anna Kikina se han unido a la tripulación de la Expedición 68.

LA NASA, LA MISIÓN SPACEX CREW-5 SE LANZA A LA ESTACIÓN ESPACIAL

Los astronautas de la NASA Nicole Mann y Josh Cassada, el astronauta de la JAXA (Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón) Koichi Wakata y la cosmonauta de Roscosmos Anna Kikina llegaron a la Estación Espacial Internacional el jueves 6 de octubre. (Crédito: NASA TV/Fox News)

Durante un breve período, el número de tripulaciones del laboratorio en órbita aumentará a 11 personas hasta la salida de Crew-4.

Esta salida debería tener lugar en aproximadamente una semana.

astronauta de la NASA Nicole Mann

La astronauta de la NASA Nicole Mann ingresa a la estación espacial menos de dos horas después de atracar la nave de la tripulación Dragon Endurance en el puerto delantero del módulo Harmony. (Crédito: televisión de la NASA)

SpaceX y el cohete Falcon 9 de Endurance lanzado desde el Complejo de Lanzamiento 39A en el Centro Espacial Kennedy con sede en Florida al mediodía ET.

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El viaje a la estación espacial duró 29 horas y la tripulación tiene programada una estadía de hasta seis meses antes de regresar a la Tierra el próximo año.

Lanzamiento de SpaceX Crew-5

La nave de la tripulación SpaceX Endurance sobre el cohete Falcon 9 despega del Centro Espacial Kennedy en Florida llevando a cuatro miembros de la Tripulación-5 a la estación espacial. (Crédito: NASA/Joel Kowsky)

«Fue un lanzamiento excepcional», dijo Joel Montalbano, gerente del programa de la Estación Espacial Internacional en el Centro Espacial Johnson. «Simplemente un día fantástico para estar en un vuelo espacial tripulado».

Crew-5 marca el primer vuelo espacial para Mann, Cassada y Kikina, y el quinto para Wakata.

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Mann se convirtió en la primera mujer nativa americana en el espacio.

Era la primera vez en 20 años que un ruso hacía autostop desde el Centro Espacial Kennedy.

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Space Machines Company se asocia con Anywaves

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Antena de banda S Anywaves. Crédito: Anywaves

Edimburgo, 6 de octubre de 2022. – La empresa australiana de logística y transporte espacial Space Machines Company (SMC) se asoció con el fabricante de equipos de antena Anywaves para respaldar su primera misión en el segundo trimestre de 2023, dijo SMC.

SMC eligió a SpaceX como proveedor de lanzamiento para su misión Roll Out. Mientras tanto, SMC probará la capacidad de su vehículo de transferencia orbital (OTV) Optimus de 270 kg. La OTV proporcionará servicios de logística en el espacio y mejorará las capacidades de proveedor de servicios de última milla de la empresa. La demostración también será una oportunidad para que SMC obtenga soluciones de calificación y prueba de vuelo para varias cargas útiles y clientes.

El Optimus OTV es una de las naves espaciales comerciales más grandes diseñadas, fabricadas y ensambladas en Australia, según SMC.

Las antenas de telemetría, seguimiento y control (TT&C) de banda S de Anywaves permitirán a SMC proporcionar comunicaciones con estaciones terrestres. Las antenas aseguran que la conexión se mantenga incluso durante las fases críticas de la misión. También protegen el enlace descendente de telemetría esencial al tiempo que proporcionan autoridad de mando sobre la nave espacial.

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Los valles antiguos pueden mostrar cómo los casquetes polares responderán al cambio climático: NPR

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Una vista aérea de los icebergs y la capa de hielo cerca de Pituffik, Groenlandia.

Kerem Yucel/AFP vía Getty Images


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Kerem Yucel/AFP vía Getty Images

Una vista aérea de los icebergs y la capa de hielo cerca de Pituffik, Groenlandia.

Kerem Yucel/AFP vía Getty Images

Durante las edades de hielo de la Tierra, gran parte de América del Norte y el norte de Europa estaban cubiertos por enormes glaciares.

Hace unos 20.000 años, estos casquetes polares comenzaron a derretirse rápidamente y el agua resultante tuvo que ir a alguna parte, a menudo debajo de los glaciares. Con el tiempo, se formaron enormes valles bajo el hielo para drenar el agua del hielo.

Un nuevo estudio sobre cómo se derritieron los glaciares después de la última edad de hielo podría ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo podrían reaccionar los casquetes polares actuales al calor extremo resultante del cambio climático, dicen los autores del estudio.

El estudio publicado esta semana en Revisiones de Ciencias del Cuaternarioayudó a aclarar cómo, y con qué rapidez, se formaron estos canales.

«Nuestros resultados muestran, por primera vez, que el mecanismo más importante es probablemente el derretimiento del verano en la superficie del hielo, que llega al lecho a través de grietas o conductos similares a chimeneas y luego fluye bajo la presión de la capa de hielo para cortar el hielo». canales”, dijo Kelly Hogan, coautora y geofísica del British Antarctic Survey.

Investigadores han descubierto miles de valles bajo el Mar del Norte

Al analizar los datos de reflexión sísmica en 3D recopilados originalmente como parte de las evaluaciones de riesgo para las compañías de petróleo y gas, los investigadores han descubierto miles de valles en el Mar del Norte. Estos valles, algunos de los cuales datan de hace millones de años, ahora están profundamente enterrados bajo el lodo del lecho marino.

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Algunos de los canales eran enormes, tan grandes como 90 millas de ancho y tres millas de ancho («varias veces más grandes que el lago Ness», el grupo de investigación con sede en el Reino Unido anotó).

Un modelo digital de un canal masivo que transportaba agua de deshielo lejos de los antiguos glaciares.

James Kirkham/Servicio Antártico Británico


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James Kirkham/Servicio Antártico Británico

Un modelo digital de un canal masivo que transportaba agua de deshielo lejos de los antiguos glaciares.

James Kirkham/Servicio Antártico Británico

Lo que más sorprendió a los investigadores, dijeron, fue la rapidez con la que se formaron estos valles. Cuando el hielo se derritió rápidamente, el agua esculpió los valles durante cientos de años, a la velocidad del rayo, en términos geológicos.

«Este es un hallazgo emocionante», dijo el autor principal James Kirkham, investigador de BAS y la Universidad de Cambridge. «Sabemos que estos valles dramáticos se excavaron durante la agonía de los casquetes polares. Usando una combinación de técnicas de imágenes subterráneas de última generación y un modelo de computadora, aprendimos que los valles de los túneles pueden erosionarse rápidamente debajo de las capas de hielo. experimentando un calor extremo”,

Tradicionalmente se cree que los canales de agua de deshielo estabilizan los glaciares que se derriten y, por extensión, el aumento del nivel del mar, al ayudar a amortiguar el colapso de las capas de hielo, dijeron los investigadores.

Los nuevos hallazgos podrían complicar este panorama. Pero la velocidad a la que se formaron los canales significa que su inclusión en los modelos actuales podría ayudar a mejorar la precisión de las predicciones sobre el derretimiento actual de la capa de hielo, agregaron los autores.

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Hoy en día, solo quedan dos grandes casquetes polares: Groenlandia y la Antártida. La velocidad a la que se derriten es probable que aumente a medida que el clima se calienta.

«La pregunta crítica ahora es si este flujo ‘adicional’ de agua de deshielo a través de los canales hará que nuestras capas de hielo fluyan más rápido o más lento hacia el mar», dijo Hogan.

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