Розшифровка таємниць «чудо-матеріалу» графену за допомогою райдужного розсіювання

Нове дослідження використовує протони, щоб пролити світло на структуру та недоліки цього двовимірного чудо-матеріалу.

Графен — це двовимірний чудо-матеріал, який було запропоновано для широкого спектра застосувань в енергетиці, технології, будівництві тощо після того, як його вперше виділили з графіту у 2004 році. Цей єдиний шар атомів вуглецю міцний, але гнучкий, легкий, але має високу стійкість, а графен, за підрахунками, у 200 разів стійкіший за сталь і в п’ять разів легший за алюміній.

Графен може здатися ідеальним, але насправді це не так. Окремі зразки цього двовимірного алотропу не ідеально плоскі, їхня поверхня рябі. Графен також може мати структурні дефекти, які в деяких випадках можуть бути шкідливими для його функціонування, а в інших випадках можуть бути істотними для обраного ним застосування. Це означає, що контрольована реалізація дефектів може дозволити тонку настройку бажаних властивостей двовимірних кристалів графену.

Розсіяння веселки на графені

У новій статті, опублікованій в The European Physical Journal D (EPJ D), Мілівойе Хаджійойич і Марко Чосич, обидва з Інституту ядерних наук Вінча, Університет Белграда, Сербія, досліджують райдужне розсіювання фотонів, що проходять через графен, і як це виявляє структура та недоліки цього чудо-матеріалу.

Хоча існують інші способи дослідження недоліків графену, вони мають недоліки. Наприклад, раманівська спектроскопія не може розрізнити деякі типи дефектів, тоді як трансмісійна електронна мікроскопія з високою роздільною здатністю може схарактеризувати дефекти кристалічної структури з видатною роздільною здатністю, але енергійні електрони, які вона використовує, можуть погіршити кристалічну решітку.

«Ефект веселки не така вже й рідкість у природі. Це також було виявлено в розсіюванні атомів і молекул. Це було виявлено в експериментах з розсіювання іонів на тонких кристалах. Ми теоретично вивчили розсіювання протонів низької енергії на графені та продемонстрували, що в цьому процесі також виникає ефект веселки», — каже Хаджійойч. «Крім того, ми показали, що структуру графену та теплові коливання можна вивчати за допомогою ефекту розсіювання протонної веселки».

Використовуючи процес, званий райдужним розсіюванням, дует спостерігав дифракцію, яку вони зробили, коли вона проходила крізь графен і створювала «райдужний» малюнок.

Схарактеризувавши дифракційну картину, дослідники виявили, що ідеальний графен дає райдужний малюнок, у якому середня частина була однією лінією, а внутрішня частина демонструвала візерунок з гексагональною симетрією, симетрією, яка була відсутня в недосконалому графені.

Вчені також дійшли висновку, що конкретні типи дефектів створюють свої власні чіткі райдужні візерунки, і це можна використовувати в майбутніх дослідженнях для ідентифікації та характеристики типів дефектів у зразку графену.

Хаджійойч підсумував: «Наш підхід є досить унікальним і потенційно може слугувати корисною додатковою технікою характеристики графену та подібних двовимірних матеріалів». Джерело

Вчені створили новий матеріал, у п’ять разів легший і в чотири рази міцніший за сталь

Дослідники розробили надзвичайно міцний матеріал із надзвичайно низькою щільністю, побудувавши структуру з використанням ДНК і згодом покривши її склом.

Матеріали, що володіють як міцністю, так і легкістю, можуть покращити все, від автомобілів до бронежилетів. Але зазвичай ці дві якості є взаємовиключними. Проте дослідники з Університету Коннектикуту разом зі своїми колегами створили неймовірно міцний, але легкий матеріал. Дивно, але вони досягли цього за допомогою двох несподіваних будівельних блоків: ДНК і скла.

«Для заданої щільності наш матеріал є найміцнішим із відомих», — каже Сеок-Ву Лі, матеріалознавець з UConn. Лі та його колеги з UConn, Колумбійського університету та Брукхейвенської національної лабораторії повідомляють подробиці 19 липня в Cell Reports Physical Science.

Сила відносна. Залізо, наприклад, може витримати 7 тонн тиску на квадратний сантиметр. Але він також дуже щільний і важкий, важить 7,8 грама/кубічний сантиметр. Інші метали, наприклад титан, міцніші й легші за залізо. А деякі сплави, що поєднують кілька елементів, ще міцніші. Міцні та легкі матеріали дозволили створювати легкі бронежилети, покращувати медичні прилади та робити безпечнішими та швидшими автомобілі та літаки.

Графічний матеріал DNA Glass Material

Матеріалознавці з UConn і Брукхейвенської національної лабораторії створили надзвичайно міцний і легкий матеріал із ДНК і скла. Серія зображень угорі (A) показує, як скелет структури збирається з ДНК, а потім покривається склом. (B) показує зображення матеріалу, отримане за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа, а (C) показує його зображення, зроблене за допомогою скануючого електронного мікроскопа, причому дві праві панелі збільшують зображення в різних масштабах. Авторство: Університет Коннектикуту

Наприклад, найпростіший спосіб збільшити запас ходу електромобіля — не збільшити батарею, а зробити сам транспортний засіб легшим без шкоди для безпеки та терміну служби. Але в останні роки традиційні металургійні методи досягли межі, і матеріалознавцям довелося проявити ще більше креативності, щоб розробити нові легкі високоміцні матеріали.

Тепер Лі та його колеги повідомляють, що, побудувавши структуру з ДНК і потім покривши її склом, вони створили дуже міцний матеріал з дуже низькою щільністю. Скло може здатися дивним вибором, оскільки воно легко розбивається. Однак скло зазвичай розбивається через недолік у його структурі, наприклад, тріщину, подряпину або відсутність атомів. Бездоганний кубічний сантиметр скла може витримати 10 тонн тиску, що більш ніж утричі перевищує тиск, який вибухнув підводний апарат Oceangate Titan поблизу Титаніка минулого місяця.

Дуже складно створити великий шматок скла без недоліків. Але дослідники знали, як зробити дуже маленькі бездоганні шматочки. Поки скло товщиною менше мікрометра, воно майже завжди бездоганне. А оскільки щільність скла набагато нижча, ніж у металів і кераміки, будь-які конструкції з бездоганного нанорозмірного скла повинні бути міцними і легкими.

Команда створила структуру самозбірної ДНК. Майже як Magnatiles, шматки ДНК певної довжини та хімічного складу об’єднувалися разом у скелет матеріалу. Уявіть собі каркас будинку або будівлі, але зроблений з ДНК.

Олег Ганг і Аарон Мікельсон, науковці з наноматеріалів Колумбійського університету та Центру функціональних наноматеріалів Брукхейвена, потім покрили ДНК дуже тонким шаром склоподібного матеріалу товщиною лише кілька сотень атомів. Скло лише покривало нитки ДНК, залишаючи велику частину матеріального об’єму порожнім простором, подібно до кімнат у будинку чи будівлі.

Скелет ДНК зміцнив тонке, бездоганне покриття скла, роблячи матеріал дуже міцним, а порожнечі, що становлять більшу частину об’єму матеріалу, зробили його легким. В результаті скляні нанорешіткові структури в чотири рази вищі за міцністю, але в п’ять разів менші за щільністю, ніж сталь. Таке незвичайне поєднання легкої ваги та високої міцності ніколи раніше не було досягнуто.

«Можливість створювати розроблені 3D каркасні наноматеріали з використанням ДНК і мінералізувати їх відкриває величезні можливості для розробки механічних властивостей. Але ще потрібно багато дослідницької роботи, перш ніж ми зможемо використовувати це як технологію», — каже Ганг.

Наразі команда працює з тією самою структурою ДНК, але замінює скло ще міцнішою карбідною керамікою. Вони планують поекспериментувати з різними структурами ДНК, щоб побачити, який матеріал робить найміцнішим. Майбутні матеріали, засновані на цій самій концепції, мають великі перспективи як енергозберігаючі матеріали для транспортних засобів та інших пристроїв, які надають перевагу міцності. Лі вважає, що наноархітектура ДНК-орігамі відкриє новий шлях для створення легших і міцніших матеріалів, про які ми ніколи раніше не уявляли.

«Я великий шанувальник фільмів про Залізну людину, і мені завжди було цікаво, як створити кращу броню для Залізної людини. Він повинен бути дуже легким, щоб він літав швидше. Він повинен бути дуже міцним, щоб захистити його від нападів ворогів. Наш новий матеріал у п’ять разів легший, але в чотири рази міцніший за сталь. Отже, наші скляні наногратки були б набагато кращими за будь-які інші структурні матеріали для створення покращеної броні для Залізної людини». Джерело

Ця модель ШІ може генерувати зразки звуку на основі текстових підказок

ШІ тепер має можливість генерувати музичні зразки з текстових підказок за допомогою нейронних мереж. Це справді чудово для створення композицій на основі наданих описів, таких як настрій чи стиль. Ці моделі штучного інтелекту можна використовувати для створення звукових доріжок відеоігор або просто для подолання творчого блоку, покладаючись на якісні дані та постійні вдосконалення штучного інтелекту. 

Інноваційна технічна команда Samplab представила TextToSample, плагін VST3 (технологія віртуальної студії), який дозволяє користувачам перетворювати текстові підказки в згенеровані аудіосемпли. Інструмент, доступний безкоштовно, працює як незалежно, так і в DAW (цифрова аудіоробоча станція) і може стати відповіддю на створення унікальної «мелодії» прямо з ваших думок. Уявіть собі можливості.

Плагін дійсно використовує багато ресурсів під час створення кліпу навіть середнього розміру

Спираючись на потенціал відкритого програмного забезпечення MusicGen від Meta, пакета для генерації звуку на основі штучного інтелекту, TextToSample було розроблено з використанням даних, отриманих за допомогою цього вдосконаленого алгоритму. Додатково до своїх можливостей плагін може приймати завантажені звуки, аналізувати їх і генерувати пов’язані аудіосемпли, окрім обробки текстових інструкцій.

Однак із дуже мінімалістичним інтерфейсом TextToSample має кілька проблем. Відповіді не завжди точні, і вам доводиться боротися та боротися з кількома підказками, щоб справді потрапити туди, куди вам потрібно. Отже, досконалість може бути не відразу, але є шанс, що ви можете її досягти.

Незважаючи на ці обмеження, TextToSample може бути дуже веселим. Це чудовий приклад можливостей генеративного штучного інтелекту, особливо щодо створення музики у 2023 році, хоча він не позбавлений частки помилок. Деякі користувачі зіткнулися з небажаними доповненнями, наприклад ударними, коли вони спеціально відмовилися від перкусії. Я особисто користувався цією програмою, і вона використовувала величезну кількість ресурсів для створення 10-секундного аудіокліпу, який був у кращому випадку посередньої якості, уповільнюючи роботу моєї машини.

NASA та Boeing повідомлять про хід льотних випробувань екіпажу Starliner

NASA та Boeing проведуть телеконференцію для ЗМІ о 14:00 за східним часом у понеділок, 7 серпня, щоб надати оновлену інформацію про перший політ астронавта компанії CST-100 Starliner до та з Міжнародної космічної станції. Аудіо телеконференції транслюватиметься в прямому ефірі на веб-сайті NASA.

Лідери обговорять готовність космічних кораблів і команд перед льотними випробуваннями Boeing Crew Flight Test NASA – останнім льотним випробуванням перед регулярними місіями екіпажу на космічну станцію на системі наступного покоління.

Учасники брифінгу:

  • Стів Стіч, менеджер програми комерційних екіпажів NASA
  • Джоель Монтальбано, керівник програми Міжнародної космічної станції NASA
  • Марк Наппі, віце-президент і менеджер програми, CST-100 Starliner, Boeing

Щоб взяти участь у дзвінку, медіа мають відповісти на запрошення не пізніше ніж за годину до початку заходу на адресу: ksc-newsroom@mail.nasa.gov.

Космічний корабель Starliner стартує на ракеті United Launch Alliance Atlas V із космічного стартового комплексу-41 на станції космічних сил на мисі Канаверал у Флориді, повертаючись приблизно через тиждень у Вайт-Сандс, Нью-Мексико.

У цьому польоті візьмуть участь два пілоти-випробувачі-астронавти НАСА, Бутч Вілмор і Суні Вільямс, які здійснять демонстраційний політ, щоб довести наскрізні можливості космічного корабля Starliner.

Після успішного випробувального польоту з астронавтами NASA розпочне остаточний процес сертифікації космічного корабля Starliner і систем для регулярних польотів екіпажу на космічну станцію та з неї.

Незабаром на аукціон виставлять ще одну рідкісну річ Apple

Колекція рідкісних предметів Apple, у тому числі другий чек, який коли-небудь виписувала компанія, підписаний співзасновниками Стівом Джобсом і Стівом Возняком, направляється на аукціон після рекордного продажу запечатаного оригінального iPhone на 4 ГБ, який продали за ціною. майже 200 тисяч доларів. Цей новий аукціон, організований RR Auction, пропонує понад 50 унікальних предметів, що дозволяє ентузіастам глибоко зазирнути в період зародження однієї з найвідоміших технологічних компаній у світі.

До колекції входить другий чек, коли-небудь виписаний Apple Inc.

Другий чек, виданий Apple, з підписами Джобса і Возняка, може принести понад 50 000 доларів. Датований 19 березня 1976 року чек був виписаний на суму 116,97 долара США на адресу Ramlor, Inc., виробника друкованих плат у регіоні Пало-Альто. Цей документ нагадує час, коли Apple створювала свій дебютний продукт, Apple-1, і передує офіційному заснуванню компанії приблизно на два тижні.

Примітно, що цей чек має позначку «Ні. 2», і було написано приблизно в той час, коли Apple ще працювала в сімейному гаражі Джобса. Чек також має значення, оскільки він передував офіційному створенню Apple Computer, Inc., яке відбулося лише 1 квітня 1976 року. У цей день Джобс, Возняк і Рональд Уейн офіційно оформили партнерство, розподіливши 45% компанії. кожен — Джобсу та Возняку, а решта 10% — Вейну.

Враховуючи дату й одержувача, чек, ймовірно, покривав витрати, пов’язані з друкованими платами для початкової партії комп’ютерів Apple-1. Ці пристрої спочатку передбачалися як комплектні продукти, які збиратимуть любителі. Однак масштаби проекту розширилися після зустрічі з Полом Терреллом, власником The Byte Shop у Маунтін-В’ю, одного з перших магазинів персональних комп’ютерів. Цей останній аукціон пропонує надзвичайно рідкісну можливість придбати надзвичайно рідкісні фрагменти ранньої історії Apple, що свідчить про скромний початок технологічного гіганта до того, як він перетворився на світовий феномен.

«Потенційно небезпечний» астероїд, виявлений алгоритмом, не зіткнеться із Землею

Останнім часом людство активно шукає астероїди. Близькі до Землі об’єкти, відомі як навколоземні об’єкти (NEO), були особливо цікаві з двох причин.

По-перше, вони пропонують потенційно прибуткові економічні можливості завдяки видобутку астероїдів. Інша полягає в тому, що вони потенційно руйнівні, якщо вдаряться про Землю, тому ми хотіли б знайти їх із завчасним попередженням.

Астероїди, які підпадають під останню категорію, відомі як потенційно небезпечні астероїди або PHA. Тепер, завдяки геніальним програмістам з Вашингтонського університету, ми маємо новий алгоритм їх виявлення.

З 30 000 загальних NEO, знайдених на даний момент, близько 2300 з них є PHA. Однак дослідники вважають, що їх ще принаймні стільки ж належить відкрити. PHA зазвичай знаходяться в межах 5 мільйонів миль від Землі і повинні бути достатньо великими, щоб становити потенційну загрозу, а не просто згоріти в нашій атмосфері як падаюча зірка.

2022 SF289: Novel Code Ensnares its First Potentially Hazardous Asteroid

Знайти ці тьмяні об’єкти, навіть коли вони знаходяться на найближчій відстані, може бути складним завданням. Вчені зазвичай використовують спеціалізовані телескопи, такі як система попередження про останній удар астероїда на Землю (ATLAS) у Гавайському університеті.

Однак цим величезним телескопам зазвичай доводиться знімати одну і ту ж ділянку неба чотири рази за одну ніч, щоб мигцем побачити PHA на межі діапазону виявлення.

Ось тут і з’являється новий алгоритм. Розроблений Арі Хайнце, дослідником з UW, і Зігфрідом Егґлом, тепер професором Іллінойського університету Урбана-Шампейн, алгоритм, відомий як HelioLinc3D, здатний знаходити дані про астероїди, які можуть поширюватися на кількаденні спостереження з одного супутника.

Саме це і сталося, коли він знайшов свій перший новий PHA. Тепер відомий як 2022 SF289, ATLAS спочатку зафіксував його під час спостережень 19 вересня 2022 року, але тієї ночі його вдалося зафіксувати лише один раз. На щастя, ATLAS зафіксував його ще тричі протягом двох окремих ночей, і HelioLinc3D зміг зібрати головоломку, щоб знайти астероїд, що ховається на видноті.

2022 SF289 не становить загрози – хоча його орбітальна траєкторія пролягатиме в межах 140 000 миль від Землі, малоймовірно, що він вплине на планету в будь-який момент у доступному для огляду майбутньому. І при довжині 600 футів (приблизно 180 метрів) він, ймовірно, був би руйнівним, але не катастрофічним, як астероїд, який сприяв падінню динозаврів.

Інші обсерваторії також не виявили його, оскільки він був розташований у регіоні Чумацького Шляху, який залитий фоновими зірками, що ускладнює розрізнення слабкого каменя, що швидко рухається, навіть якщо він набагато ближче до нас. Однак після виявлення його швидко підтвердили інші спеціалісти-мисливці за астероїдами, такі як Catalina Sky Survey і Pan-STARRS.

Отже, запишіть один для нового алгоритму. Але це лише початок його внеску. HelioLinc3D спочатку був розроблений для роботи на набагато потужнішому телескопі.

Очікується, що обсерваторія Vera C. Rubin, яку планують запустити в Чилі на початку 2025 року, потребуватиме лише двох зйомок на ніч для виявлення астероїдів, таких як 2022 SF289, а не чотирьох, необхідних зараз. І HelioLinc3D допоможе йому це зробити. Але до того часу, здається, у нього буде багато роботи, шукаючи в попередніх каталогах ATLAS та інших мисливців за астероїдами. Заради себе ми всі маємо побажати удачі. Джерело