La nouvelle électronique résistera aux radiations et à la chaleur

28.06.2012

Des ingénieurs de l'Université de l'Utah ont mis au point des dispositifs mécaniques microscopiques (MEMS) capables de résister aux rayonnements radioactifs et à la chaleur les plus puissants. Selon les scientifiques, les appareils qu'ils ont créés peuvent contrôler des robots ou des ordinateurs même à l'intérieur d'un réacteur ou dans l'espace lointain.

Les rayonnements ionisants endommagent rapidement l'électronique traditionnelle, il faut donc utiliser de nombreux circuits redondants et de puissantes protections, comme ce fut le cas, par exemple, avec les robots qui travaillaient à la centrale nucléaire d'urgence de Fukushima. Mais même les robots protégés envoyés pour surveiller les réacteurs endommagés ont cessé de fonctionner au bout de quelques heures. Le fait est que de puissants rayonnements ionisants traversent des canaux conducteurs "supplémentaires" dans les semi-conducteurs, ce qui désactive l'électronique.

Pour la première fois, des scientifiques ont réussi à développer une technologie unique qui continue de fonctionner même en présence des rayonnements ionisants les plus puissants. Les nouveaux dispositifs sont des éléments logiques de 25x25 microns qui effectuent les opérations logiques les plus simples : "on" ou "off". Des dispositifs mécaniques microscopiques peuvent même fonctionner à l'intérieur d'un réacteur nucléaire

Au cours des expériences, de nouveaux appareils ont été immergés dans le cœur d'un réacteur universitaire pendant deux heures, et les MEMS ont continué à fonctionner comme si de rien n'était. Les MEMS n'ont pas été détruits par les rayonnements ionisants car ils n'utilisent pas de canaux semi-conducteurs. Ce sont de simples interrupteurs microscopiques avec des électrodes en tungstène qui se touchent et établissent ou interrompent un circuit.

En termes d'applications "traditionnelles", les MEMS présentent certains inconvénients, par exemple, ils sont 1000 fois plus lents que l'électronique au silicium et, de plus, moins durables (du fait de la présence de pièces mobiles). Cependant, lorsqu'il s'agit de conditions de fonctionnement extrêmes, le MEMS est inégalé. Ainsi, lors des expériences, des dispositifs mécaniques microscopiques ont fonctionné pendant des heures sous vide à une température de 277 degrés Celsius et même au cœur d'un réacteur de recherche de 90 kW. Même l'électronique au silicium la plus fiable et la plus protégée dans de telles conditions est tombée en panne après quelques minutes. Dans des conditions normales, les MEMS ont fonctionné pendant environ 2 mois, effectuant plus d'un milliard de cycles sans défaillance. Actuellement, les scientifiques prévoient d'améliorer ce chiffre d'un million de fois.

L'utilisation des MEMS ouvre de toutes nouvelles possibilités pour surveiller le fonctionnement des centrales nucléaires, des moteurs à combustion interne et créer des sondes capables de pénétrer dans les endroits les plus dangereux sans nécessiter de systèmes de protection puissants et lourds.

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Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :

Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins 02.05.2024

Dans l'agriculture moderne, les progrès technologiques se développent visant à accroître l'efficacité des processus d'entretien des plantes. La machine innovante d'éclaircissage des fleurs Florix a été présentée en Italie, conçue pour optimiser la phase de récolte. Cet outil est équipé de bras mobiles, lui permettant de s'adapter facilement aux besoins du jardin. L'opérateur peut régler la vitesse des fils fins en les contrôlant depuis la cabine du tracteur à l'aide d'un joystick. Cette approche augmente considérablement l'efficacité du processus d'éclaircissage des fleurs, offrant la possibilité d'un ajustement individuel aux conditions spécifiques du jardin, ainsi qu'à la variété et au type de fruits qui y sont cultivés. Après avoir testé la machine Florix pendant deux ans sur différents types de fruits, les résultats ont été très encourageants. Des agriculteurs comme Filiberto Montanari, qui utilise une machine Florix depuis plusieurs années, ont signalé une réduction significative du temps et du travail nécessaires pour éclaircir les fleurs. ...>>

Microscope infrarouge avancé 02.05.2024

Les microscopes jouent un rôle important dans la recherche scientifique, car ils permettent aux scientifiques d’explorer des structures et des processus invisibles à l’œil nu. Cependant, diverses méthodes de microscopie ont leurs limites, parmi lesquelles la limitation de la résolution lors de l’utilisation de la gamme infrarouge. Mais les dernières réalisations des chercheurs japonais de l'Université de Tokyo ouvrent de nouvelles perspectives pour l'étude du micromonde. Des scientifiques de l'Université de Tokyo ont dévoilé un nouveau microscope qui va révolutionner les capacités de la microscopie infrarouge. Cet instrument avancé vous permet de voir les structures internes des bactéries vivantes avec une clarté étonnante à l’échelle nanométrique. En général, les microscopes à infrarouge moyen sont limités par leur faible résolution, mais le dernier développement des chercheurs japonais surmonte ces limitations. Selon les scientifiques, le microscope développé permet de créer des images avec une résolution allant jusqu'à 120 nanomètres, soit 30 fois supérieure à la résolution des microscopes traditionnels. ...>>

Piège à air pour insectes 01.05.2024

L'agriculture est l'un des secteurs clés de l'économie et la lutte antiparasitaire fait partie intégrante de ce processus. Une équipe de scientifiques du Conseil indien de recherche agricole et de l'Institut central de recherche sur la pomme de terre (ICAR-CPRI), à Shimla, a mis au point une solution innovante à ce problème : un piège à air pour insectes alimenté par le vent. Cet appareil comble les lacunes des méthodes traditionnelles de lutte antiparasitaire en fournissant des données en temps réel sur la population d'insectes. Le piège est entièrement alimenté par l’énergie éolienne, ce qui en fait une solution respectueuse de l’environnement qui ne nécessite aucune énergie. Sa conception unique permet la surveillance des insectes nuisibles et utiles, fournissant ainsi un aperçu complet de la population dans n'importe quelle zone agricole. "En évaluant les ravageurs cibles au bon moment, nous pouvons prendre les mesures nécessaires pour lutter à la fois contre les ravageurs et les maladies", explique Kapil. ...>>

La menace des débris spatiaux pour le champ magnétique terrestre 01.05.2024

On entend de plus en plus souvent parler d’une augmentation de la quantité de débris spatiaux entourant notre planète. Cependant, ce ne sont pas seulement les satellites et les engins spatiaux actifs qui contribuent à ce problème, mais aussi les débris d’anciennes missions. Le nombre croissant de satellites lancés par des sociétés comme SpaceX crée non seulement des opportunités pour le développement d’Internet, mais aussi de graves menaces pour la sécurité spatiale. Les experts se tournent désormais vers les implications potentielles pour le champ magnétique terrestre. Le Dr Jonathan McDowell du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics souligne que les entreprises déploient rapidement des constellations de satellites et que le nombre de satellites pourrait atteindre 100 000 au cours de la prochaine décennie. Le développement rapide de ces armadas cosmiques de satellites peut conduire à une contamination de l'environnement plasmatique terrestre par des débris dangereux et à une menace pour la stabilité de la magnétosphère. Les débris métalliques des fusées usagées peuvent perturber l'ionosphère et la magnétosphère. Ces deux systèmes jouent un rôle clé dans la protection de l’atmosphère et le maintien ...>>

Solidification de substances en vrac 30.04.2024

Il existe de nombreux mystères dans le monde de la science, et l’un d’eux est le comportement étrange des matériaux en vrac. Ils peuvent se comporter comme un solide mais se transformer soudainement en un liquide fluide. Ce phénomène a attiré l’attention de nombreux chercheurs, et peut-être sommes-nous enfin sur le point de résoudre ce mystère. Imaginez du sable dans un sablier. Il s'écoule généralement librement, mais dans certains cas, ses particules commencent à se coincer, passant d'un liquide à un solide. Cette transition a des implications importantes dans de nombreux domaines, de la production de drogues à la construction. Des chercheurs américains ont tenté de décrire ce phénomène et de mieux le comprendre. Dans l’étude, les scientifiques ont effectué des simulations en laboratoire en utilisant les données provenant de sacs de billes de polystyrène. Ils ont découvert que les vibrations au sein de ces ensembles avaient des fréquences spécifiques, ce qui signifie que seuls certains types de vibrations pouvaient traverser le matériau. Reçu ...>>

Nouvelles aléatoires de l'Archive Le principe d'incertitude en mécanique quantique 12.11.2014 La mécanique quantique est la base de la physique moderne du microcosme et, malgré toute sa nature paradoxale, fonctionne parfaitement dans toutes ses sections connues. De plus, la physique classique peut également en être déduite (comme la limite de la mécanique quantique, tendant vers zéro la constante de Planck h, qui détermine les phénomènes quantiques). On peut donc parler de l'universalité des lois de la mécanique quantique. Mais, malgré l'énorme succès, il a un inconvénient important. L'une des pierres angulaires de la mécanique quantique, le principe d'incertitude de Heisenberg (par exemple, l'incertitude dans la détermination de la position et de la quantité de mouvement), n'a aucune justification. Bien sûr, le succès pratique est une justification suffisante pour accepter cette règle mystérieuse, mais cela n'empêche pas les physiciens de chercher son explication. Des chercheurs de l'Université de Californie du Sud, le célèbre théoricien des cordes, le professeur Yitzhak Bars, et son étudiant diplômé russe Dmitry Rychkov (diplômé de l'Université d'État de Moscou en 2005), ont tenté d'expliquer l'origine du principe d'incertitude de Heisenberg en le dérivant de la théorie des champs de cordes. Ce résultat est publié dans Physics Letters. Comme vous le savez, la théorie des cordes a été proposée dans les années 1970 pour résoudre les problèmes de gravité quantique et du modèle standard. Le succès de la physique quantique dans la description des trois interactions fondamentales non gravitationnelles conduit les physiciens à l'idée que l'interaction gravitationnelle peut être décrite de la même manière. Mais, malgré des recherches actives pendant de nombreuses décennies, la théorie quantique de la gravité n'a pas encore été créée. La théorie des cordes suppose que l'unité de base de la matière est une corde microscopique (de l'ordre de la longueur de Planck de 10–35 m), et non un point, et que les interactions possibles de la matière sont des fusions ou des scissions de ces cordes. Depuis quatre décennies, les physiciens travaillent dans ce sens. La théorie a traversé deux révolutions ascendantes et des périodes de déclin. La difficulté réside dans le fait qu'il n'existe pas de données expérimentales sur la théorie des cordes. Des expériences à si petite échelle dépassent actuellement les possibilités techniques de la science. Pour cette raison, un certain nombre de physiciens considèrent même la théorie des cordes comme n'étant que des "trucs mathématiques". Le travail des scientifiques est soutenu par l'espoir de créer une "théorie du tout", ainsi que de répondre à des questions inaccessibles au modèle standard, par exemple, pourquoi les quarks et les leptons ont une charge électrique, une couleur et une saveur qui les distinguent les uns des autres, comment déterminer la constante de structure fine à partir de la théorie 1/ 137 et d'un certain nombre d'autres constantes, etc. Mais jusqu'à présent, les chercheurs ont supposé que la théorie des cordes est créée conformément à la mécanique quantique et n'ont travaillé que pour utiliser la mécanique quantique pour essayer de tester la théorie des champs de cordes. Les auteurs de cet article ont décidé de faire le contraire. Après avoir supposé que la théorie des champs de cordes était correcte, ils l'ont utilisée pour essayer de confirmer la mécanique quantique elle-même. Dans un article qui reformule la théorie des champs de cordes dans un langage plus clair, Itzhak Bars et Dmitry Rychkov ont montré qu'un ensemble de principes fondamentaux de la mécanique quantique connus sous le nom de "règles de commutation" (principes d'incertitude) peuvent être dérivés de la géométrie de la fusion et de la division des cordes. Ainsi, au lieu d'accepter les règles de commutation quantique comme un postulat, les auteurs les dérivent du processus physique des interactions de cordes. Ce résultat peut servir d'argument en faveur de la « physicalité » de la théorie des cordes. Après tout, si avec son aide il est possible d'expliquer l'origine des lois de la mécanique quantique, alors, selon Yitzhak Bars, cela non seulement "pourra percer le mystère de l'origine de la mécanique quantique", mais aussi ouvrir la porte car la reconnaissance de la théorie des champs de cordes, ou pas encore développée plus largement, sa variante, appelée théorie M, est la base de toute la physique.

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