뇌의 정보 전달을 높이기위한 각성 조율

.시냅스가 새로운 방법을 발견하면 신경 회로를 조절할 수 있습니다

2018 년 12 월 17 일, 아이오와 대학 ,아이오와 대학의 신경 과학자 인원 사무엘 영 (사무엘 영) 현재의 생각과 달리 시냅스 활동 영역과 시냅스의 통로는 시너지 효과가있다. 이 이미지는 Held 신경 말단의 혈장 막이다. Cav2.1 칼슘 채널. 왼쪽 이미지가 컨트롤입니다. Cav2.1 알파 1 서브 유닛의 과도 전류 Cav2.1 채널의 증가 된 수퍼바이인의 모습, 고 활성 영역이 Cav2.1 채널을 인식 할 수 있습니다. 다음 : 사무엘 운동, 아이오와 대학, 맥스 플랑크 생체 과학 전자 현미경 코어

뉴런에서 뉴런으로 정보를 전송하는 기본적인 과정은 뉴런 사이의 연결점 인 시냅스에서 전기 및 화학 신호 전달을 통해 발생합니다. 활동 전위 라 불리는 전기 신호는 시냅스 전 뉴런의 전압에 의한 칼슘 채널을 열게합니다. 채널을 통한 칼슘의 유입은 신경 전달 물질 (케미컬 메신저)의 방출을 유발하며, 신경 전달 물질은 신경 전달 물질의 다음 뉴런으로 이동하여 정보를 전달합니다. 아이오와 카버 의과 대학의 해부학 및 세포 생물학 부교수 인 사뮤엘 영 (Samuel Young) 박사는 "정보 흐름의 강도를 제어하는 데 필요한 메커니즘은 뇌 기능에 매우 중요합니다. 아이오와 신경 과학 연구소. "정보 흐름을 제어하는 데 중요한 것은 시냅스에서 칼슘 채널을 통한 칼슘의 유입이며, 이는 시냅스 전막에 포함 된 칼슘 채널의 수에 달려 있습니다. 중요성에도 불구하고 우리는 칼슘 채널의 수를 제어하는 것이 무엇인지 이해하지 못합니다 시냅스. " 중추 신경계에는 Cav2 계열의 전위 조절 된 칼슘 채널의 세 가지 아형이 있습니다. 이 중 Cav2.1은 다른 Cav2 아형에 비해 높은 수준에서 존재하기 때문에 시냅스에서 신경 전달 물질 방출을 유발하는 데 가장 효율적입니다. Cav2.1 아형은 또한 편두통, 간질 및 운동 장애의 형태를 포함하는 Cav2 채널 병증으로 알려진 인간 질병과 관련된 주요 이소 형이다. 신경 전달에 관여하는 Cav2.1과 다른 칼슘 채널이 어떻게 조절되는지 더 잘 이해하면 질병 상태에서 실패한 시냅스를 치료 적으로 강화시키는 방법이 밝혀 질 수 있습니다. 칼슘 채널 조절 이 분야의 현재의 교리는 신경 전달 물질 방출을 조절하는 시냅스의 특수 부위 인 활성 영역이 특정 수의 Cav2 칼슘 채널만을 수용 할 수 있으며 항상 용량을 채울 것을 제안했습니다. 특히 이는 Cav2.1 채널의 수를 늘릴 수 없음을 시사합니다. 그러므로 이것은 시냅스 강도를 증가시킬 수있는 수단을 제한합니다. "실제 활성 영역에 더 많은 Cav2.1 채널을 넣을 수 있음을 보여주었습니다. 활성 영역이 용량에 충만하지 않음을 나타내며 더 많은 채널을 추가하면 시냅스 강도가 향상됩니다."라고 Young의 수석 저자 인 Young은 말합니다. 이 연구는 Neuron 저널에 온라인으로 12 월 10 일자로 게재되었다 . 이 연구는 또한 Cav2.1 채널이 Cav2.2보다 선호된다는 것을 보여줌으로써 어떤 채널 하위 유형이 지배적인지에 대한 이전의 생각을 뒤엎었다. 팀은 또한 이러한 결과가 발달 초기 및 성숙 시점 모두에서 신경 회로에 대해 사실임을 보여주었습니다. "이것은 칼슘 채널을 더 많이 넣을 수있는 능력이 유기체의 수명 기간 동안 계속되고 있음을 의미합니다. 혁신은 발견을 촉진합니다. Young과 그의 팀은 그들이 개발 한 몇 가지 혁신적인 기술 을 사용하여 발견 했습니다. 예를 들어, 헬퍼 의존성 아데노 바이러스 벡터라고 불리는 유전자 치료 벡터는보다 전통적인 운반체보다 운반 능력이 뛰어나 칼슘 채널을 코딩하는 상대적으로 큰 유전자를 본래의 손상되지 않은 신경 회로로 전달할 수있게한다. 그들은 또한 뉴런에서 칼슘 채널의 과발현을 허용하는 시스템을 가지고 있습니다. 함께이 두 기술은 팀이 시냅스 강도에 영향을 조사하기 위해 다른 칼슘 채널 subtypes의 overexpression 강제로 허용. 또한 팀은 개별 칼슘 채널을 금으로 라벨링하는 이미징 기술을 사용하여 과학자들이 칼슘 채널을 시각화하고 활성 존의 채널 수를 물리적으로 정량화 할 수 있도록했습니다. "이 기술은 우리가 직접 개별 칼슘 채널을 시각화하고 측정 할 수 있기 때문에 변화가 채널 수의 증가에 기인한다는 것을 보여줄 수있었습니다."라고 Young은 말합니다. 연구 결과에 따르면 활성 영역에서 칼슘 채널 의 수를 늘릴 수 있으며 이것이 뉴런 사이의 신경 전달을 강화하는 방법 임을 시사합니다 . "우리는 시냅스 나 다른 체크 포인트에서 사용되는 채널의 비율과 유형을 제어하는 특정 메커니즘이 있어야한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 그러한 메커니즘은 큰 해결되지 않은 질문입니다."라고 Young은 말합니다. "기본적으로이 연구는 시냅스가 시냅스의 강도를 조절하는 방법에 대한 새로운 연구 방법과 새로운 방식을 열어 주며, 이러한 발견은 정보가 신경계에 어떻게 암호화되는지에 대한 근본적인 통찰력을 제공 할 것이며, 신경학 및 신경 정신 장애의 광범위한. "

추가 탐색 : 칼슘 채널 클러스터 당 도킹 사이트 추가 정보 : Matthias Lübbert 외, CaV2.1 α1 Subunit Expression은 중성 시냅스 ( Neuron , 2018) 에서 시냅스 전 CaV2.1의 풍부 성과 시냅스 강도를 조절 합니다. DOI : 10.1016 / j.neuron.2018.11.028 저널 참조 : Neuron 곁에 제공하는 : University of Iowa

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사랑의 굴레 - 임희숙

.과학자들은 빛의 힘을 활용할 수있는 새로운 소재를 디자인합니다

2018 년 12 월 17 일, University of Massachusetts Lowell 빛 크레딧 : CC0 공개 도메인

과학자들은 메타 물질이라고 불리는 합성 물질이 가시 광선과 같은 전자기파를 조작하여 자연에서 발견 할 수없는 방식으로 행동 할 수 있다는 것을 오랫동안 알고 있습니다. 이로 인해 초 고해상도 이미징 (super-high resolution imaging)과 같은 획기적인 발전이 이루어졌습니다. 이제 UMass Lowell은 빛을 새로운 방향으로 조작하는 기술을 사용하는 연구 팀의 일원입니다. UMass Lowell, King 's College London, Paris Diderot University 및 University of Hartford의 공동 작업자가 참여한이 팀은 빛의 색을 바꾸기 위해 "조정할 수있는"새로운 메타 데이터 클래스를 만들었습니다. 이 기술은 언젠가 컴퓨터 프로세서 에서 온 - 칩 광통신을 가능케 하여 더 넓은 대역폭과 더 나은 데이터 스토리지를 갖춘 작고, 빠르며, 저렴하고 전력 효율이 높은 컴퓨터 칩을 개발할 수 있습니다. 온 - 칩 광통신은 또한보다 효율적인 광섬유 통신 네트워크를 만들 수 있습니다. UMass Lowell의 프로젝트 수석 연구원 인 물리학 및 응용 물리학과의 Viktor Podolskiy 교수는 "오늘날의 컴퓨터 칩은 전자를 컴퓨팅에 사용합니다. 전자가 작기 때문에 전자가 좋다"고 말했다. "그러나 전자의 주파수는 빠르지 않다. 빛은 질량이없는 광자 (photons)라고 불리는 작은 입자들의 조합이다. 결과적으로 광자는 칩의 처리 속도를 잠재적으로 높일 수있다." 전기 신호 를 빛의 펄스로 변환함으로써 온칩 통신은 기존의 실리콘 칩에서 발견되는 구식의 구리선을 대체 할 것이라고 Podolskiy는 설명했다. 이를 통해 동일한 칩에서 칩 - 투 - 칩 광 통신 및 궁극적으로 코어 - 코어 통신이 가능합니다. "최종 결과는 통신 병목 현상을 없애고 병렬 컴퓨팅이 훨씬 빨라지는 것"이라고 광자의 에너지가 빛의 색을 결정한다고 덧붙였다. "거울, 렌즈 및 광섬유를 비롯한 대부분의 일상 물체는 이러한 광자를 조종하거나 흡수 할 수 있지만 일부 물질은 여러 광자를 결합하여 더 높은 에너지와 색상의 새로운 광자를 생성 할 수 있습니다." Podolskiy는 광자의 상호 작용을 가능하게하는 것이 정보 처리와 광학 계산의 핵심이라고 말한다. "불행히도,이 비선형 프로세스는 매우 비효율적이며 광자 상호 작용을 촉진시키는 데 적합한 물질은 매우 드뭅니다." 포돌스키 (Podolskiy)와 연구팀 은 불량한 비선형 특성을 가진 여러 물질을 결합하여 원하는 최첨단 비선형 성질을 나타내는 새로운 메타 물질을 만들 수 있음을 발견했다. 그는 "메타 물질이 광자의 흐름을 재 형성하는 방식이 개선되었다"고 말했다. "이 연구는 재료의 비선형 응답을 제어하는 새로운 방향을 열어 온 - 칩 광학 회로에서 응용 프로그램을 발견하여 온 - 칩 통신을 크게 향상시킬 수 있습니다."

추가 정보 : 새로운 초박형 광 공동으로 전자 칩에서 동시 색상 생성 가능 자세한 정보 : Brian Wells 외, 플라즈몬 메타 물질의 구조적 2 차 비선형 성, Optica (2018). DOI : 10.1364 / OPTICA.5.001502 저널 참조 : Optica 제공 : University of Massachusetts Lowell

https://phys.org/news/2018-12-scientists-material-harness-power.html

.마약 디자인을 개선하기 위해 '신비한'물에 대한 설명을 앞당기십시오

2018 년 12 월 17 일, 미국 물리학 연구소 , 물 분자. 신용 : Naserifar 및 고다드

물과의 상호 작용이 약물 분자가 표적에 결합하는 방법을 지배하지만, 약물 상호 작용을 모델링하여 약물 설계의 정확성을 제한하는 것은 까다 롭습니다. 에서 최근 연구에서는 화학 물리학 저널 캘리포니아 기술 연구소 AIP 출판, 윌리엄 A. 고다드 III 세이버 Naserifar에서, (a 포스 필드라고도 함) 물의 설명을 새로 구축 그들의 신규 한 접근법을 설명하고 입증 그 정확성. 화학 및 응용 물리학의 교수 인 고다드 (Goddard)는 그 결과에 "깜짝 놀랐다". "우리가 얻는 묘사는 믿을 수 없을 정도로 정확하게 거의 모든 물의 성질에 적합 하며 이전의 어떤 힘의 영역보다도 훨씬 뛰어납니다." 양자 역학은 정확하게 작은 시스템만을 기술 할 수 있으므로 액체 수에 대한 우리의 이해는 힘 필드를 이용한 시뮬레이션에 의존합니다. 수십 년 동안의 노력에도 불구하고 현재의 힘 필드는 모든 물의 성질을 동시에 기술하지 못했습니다. "하나의 포스 필드는 물의 정확한 밀도와 기화를 줄지 만 녹는 점으로부터 100도 떨어져있을 수 있습니다."라고 고다드가 말했다. "그것은 아주 나쁘게 들리지만, 우리가 가진 전부입니다." 이러한 불완전한 모델은 약물 설계를 제한하고 산업 용매 반응에 대한 우리의 이해를 제한하여 과학자들에게 물의 변칙적 인 특성을 조사하게합니다. 예를 들어, 물이 저온으로 과냉각 될 때 고밀도 액체와 저밀도 액체 모두로 존재할 수 있다고 제안되었는데, 이는 물에 대한 우수한 힘 장 (force field)이 가능하면 훨씬 잘 이해 될 수있는 이상 현상이다. 이전의 힘 필드와 달리, Goddard와 Naserifar는 물의 개별적인 상호 작용을 모델링하는 데 주력했습니다. "뒤로"작업을하면서 처음에는 장거리 상호 작용을 고려한 다음 요금과 양극화 역학을 추가했습니다. "이전의 힘 필드는 혐의로 움직일 수 없었습니다. 이것은 중요한 진전입니다."라고 Goddard는 말했습니다. 또한 강력한 수소 결합을 위해 팀은 최근에 발표 된 고정밀의 물 이량 체 계산을 활용했습니다. "우리는 장거리, 단거리, 수소 결합, 양극화 등 각 상호 작용에 대해 양질의 양자 역학 을 사용 하여 모든 것을 합치고 테스트하고 믿을 수 없을 정도로 정확하게 발견했습니다."고 Goddard는 말했습니다. "0.2 켈빈 이내에 액체에 대한 융점 예측 ... 그건 들리지 않았습니다!" 그들의 새로운 힘 필드는 입자가 퍼지는 속도를 계산하는 것 또는 확산 상수를 계산하는 것과 같은 하나의 속성에서만 실패했습니다. Goddard와 Naserifar는 불규칙성에 의해 "혼란 스럽다."그러나 그들의 힘의 영역 이 성취 한 것에 흥분한 채로 남아있다 . 그들은 물의 변칙적 인 특성을 조사하고 그것이 약물 설계의 정확성을 향상시키는 지보기 위해 그것을 사용하기를 열망하고 있습니다.

더 탐험 : 테라 헤르츠 분광 물의 이상 현상을 설명 할 수 자세한 정보 : Saber Naserifar 외, 물 시뮬레이션을위한 양자 역학 기반의 분극화 가능한 힘 필드, The Journal of Chemical Physics (2018). DOI : 10.1063 / 1.5042658 저널 참조 : Journal of Chemical Physics 제공 : 미국 물리 연구소

https://phys.org/news/2018-12-advancing-description-mysterious-drug.html#nRlv

.가려움증을 없애기 위해 빛 사용하기

2018 년 12 월 17 일 유럽 분자 생물학 연구소,가벼운 트리트먼트 (왼쪽)와 트리트먼트 (오른쪽) 전에 드문 유전병 피부 아밀로이드증의 마우스 피부 샘플. 화살표는 파편의 집합체를 나타내므로 피부가 거칠고 불편 해집니다. 치료시 이러한 응집체가 감소되어 피부가 치유됩니다. Credit : IMAGES : Paul Heppenstall과 Linda Nocchi / EMBL

가려움증은 가장 짜증나는 감정 중 하나입니다. 습진과 같은 만성 피부 질환의 경우, 이는 주요 증상입니다. 그것이 일시적으로 완화되지만 찰과상은 피부 손상, 염증 및 더 가려움을 유발할 수 있기 때문에 상황을 악화시킵니다. EMBL 연구자들은 마우스에서 가려움증을 막을 수있는 방법을 발견했다. Nature Biomedical Engineering 은 2018 년 12 월 17 일에 결과를 발표합니다. 가려움증을 감지하는 특수 신경 세포는 피부 윗면에 있습니다 . EMBL Rome의 Paul Heppenstall과 동료 Linda Nocchi는 그 세포에만 결합하는 빛에 민감한 화학 물질을 개발했습니다. 먼저 마우스의 영향을받은 피부 부위에 화학 물질을 주입 한 다음 근적외선을 조사하여 가려움증을 유발하는 세포가 피부에서 빠져 나옵니다. 이것은 가려움을 멈추고 피부가 치유되도록합니다. 치료 효과는 수개월 지속될 수 있습니다. 통증, 진동, 감기 또는 열과 같은 특정 감각을 느끼게하는 피부 의 다른 유형의 신경 세포 는 가벼운 치료의 영향을받지 않습니다. 피부는 가려움증을 멈 춥니 다. 이 방법은 습진 (AD : 아토피 피부염 )이 있는 쥐와 아밀로이드증 (amyloidosis) (FPLCA : 가족 성 원발성 국소 피부 아밀로이드증)으로 잘 알려져 있으며 치료법은 아직 없습니다. Heppenstall 그룹의 종이 및 박사후 연구원의 첫 번째 저자 인 Linda Nocchi는 "이 프로젝트의 가장 흥미로운 부분은 동물의 건강을 개선하는 것이 었습니다. "치료 후 피부가 훨씬 좋아 보였고 피부가 덜 긁혔습니다." 놀이놀이 목표물 탐색 00:00 현재 시간01:09 음소거 토글 음량 전체 화면 전환 가려움증은 가장 짜증나는 감정 중 하나입니다. 습진과 같은 만성 피부 질환의 경우, 이는 주요 증상입니다. 그것은 임시 구호를 제공하지만 그것은 피부 손상, 추가적인 염증을 일으킬 수 있기 때문에, 긁힘는 것 악화 ... 더 "우리는 언젠가 우리의 방법이 만성 가려움증을 일으키는 습진과 같은 질병으로 고통받는 인간을 도울 수 있기를 바랍니다."라고 연구를 주도한 Paul Heppenstall은 말한다. 쥐와 인간은 가려움증 치료를위한 동일한 표적 분자 인 인터루킨 31 (IL-31)이라는 작은 단백질을 가지고 있다는 것이 이미 알려져 있습니다. 팀의 다음 단계 중 하나는 인간의 조직에서 빛 요법을 테스트하는 것입니다. 이전에 Heppenstall 그룹은 빛으로 만성 통증을 관리하는 방법을 발표했습니다 . "우리가 발견 한 메커니즘은 피부를 통해 감각을 조절하는 일반적인 방법 일 수 있다고 생각합니다."라고 Heppenstall은 말합니다. "우리의 목표는이 요법을 더욱 발전시키는 것입니다. 우리는 인간을위한 치료법을 개발하기 위해 업계 파트너와 협력하기를 원합니다. 또한 가축 가려움증은 개들의 주요 문제이기도합니다." 더 자세히 알아보기 : 만성 가려움증과 찰과상을 유발하는 원인을 연구합니다 .

더 자세한 정보 : Linda Nocchi 등, 소양증 성 표피 뉴런의 Interleukin-31- 매개 광 절제술은 Nature Biomedical Engineering (2018)의 가려움증 관련 행동을 감소시킨다 . DOI : 10.1038 / s41551-018-0328-5 저널 참고 문헌 : Nature Biomedical Engineering 제공 : European Molecular Biology Laboratory

https://medicalxpress.com/news/2018-12-using-light-to-stop-itch.html

.뇌의 정보 전달을 높이기위한 각성 조율

2018 년 12 월 17 일, 컬럼비아 대학교 공과 대학 응용 과학부 , locus coeruleus의 활성화는 감각 정보 처리를 향상시킵니다. 신용 : Qi Wang / Columbia Engineering

컬럼비아 신경 공학자는 좌골 구가 시상에서 정보 처리를 조절하는 메커니즘을 발견합니다. 감각 정보가 건강한 뇌에서 어떻게 암호화되는지에 대한 발견은 파킨슨 병, 알츠하이머 병, 간질 및 우울증과 같은 신경계 질환의 새로운 치료로 이어질 수 있습니다. 일상 생활에서 우리의 두뇌가 감각 정보를 처리 하는 방법은 우리 의 마음 상태에 달려 있습니다. 예를 들어, 우리가 얼마나 졸거나 주의력을 발휘하는지. 우리의 지각과인지의 기초가되는 신경 코드 해독에 초점을 맞춘 그의의 연구 인 Qi Wang의 생물 의학 엔지니어 인 Qi Wang은 우리가 걱정하고, 세심하고, 편한지 여부와 같은 마음의 상태가 우리가 세상을 인식하는 방식에 영향을 미치는지 궁금해했습니다. 그렇다면 우리는 두뇌 - 상태에 의존하는 지각 조절의 기반을 이루는 메커니즘을 이해할 수 있으며 , 그런 다음이 메커니즘을 사용하여 두뇌 - 기계 인터페이스를 사용하여 우리의 인식을 향상시킬 수 있습니다. 지각과인지 능력을 향상시키기 위해 신경 회로 를 선택적으로 활성화시키는 혁신적인 방법을 개발하고있는 왕 (Wang)의 새로운 연구 는 시상의 시상 (locus coeruleus)이 정보 처리를 어떻게 변조 하는지를 이해하는 데 중요한 진전을 보여줍니다. 뇌에서의 노르 에피네프린 생산의 주요 부위 인 LC는 각성, 주의력 및 스트레스와 같은 뇌 상태 조절에 필수적인 역할을한다고 여겨집니다. 그것의 오작동은 또한 불안, 임상 우울증, 알츠하이머 병 및 파킨슨 병과 관련이 있습니다. Wang의 연구팀은 LC를 활성화하면 시각 기능에서부터 대뇌 피질에 이르는 다양한 감각 자극 기능에 대한 정보 전달이 향상되고 지각 기능에 대한 지각 능력이 향상된다는 사실을 알게되었습니다. 뇌에서 다양한 신경 회로의 기록과 조작을 통해, 그들은 두 개의 시상 핵 사이의 상호 작용에 대한 LC 조절에 기인하는 것으로 나타났다. 파킨슨 병과 우울증을 비롯한 여러 주요 임상 질환에서 두 핵 사이의 비정상적인 상호 작용이 최근에 관찰되었으며, 컬럼비아 공학 연구 결과는 이러한 질환의 새로운 치료법에 대한 통찰력을 제공합니다. 이 논문은 Nature Neuroscience 에서 오늘 발표되었습니다 . Wang 팀은 전산 모델링부터 실험적 접근에 이르기까지 다양한 기술을 조합하여 마음의 상태가 세계에 대한 인식에 영향을 미치는지 여부에 대한 문제를 해결했습니다. 이 그룹은 처음에 선택적으로 locus coeruleus-norepinephrine (LC-NE) 시스템을 활성화시킴으로써 뇌를 다양한 각성 상태로 전환 시켰습니다. 그런 다음 각성 각성 조건에서 각기 다른 감각 자극에 대한 체세포 감각 경로에 단일 뉴런의 반응을 기록했습니다. 연구진은 감각 관련 정보가 시상 감각 뉴런의 스파이크 열, 뉴런이 서로 "말하기"위해 사용하는 언어에 의해 어떻게 전달되는지를 분석하기 위해 정보 이론을 적용했으며 LC 활성화가 정보 전송 속도를 극적으로 증가 시켰으며 능률. LC의 활동을 제어함으로써 감각 차별을 필요로하는 행동 과제에서 뇌의 지각 능력을 향상시킬 수있었습니다. "놀랍게도 우리는 주의력과 주의력을 조절하는 LC-NE 시스템의 활성화가 스파이크의 총 수를 줄이면서 정보 전송을 크게 증가시키는 것을 발견했습니다."라고 생물 의학 공학 조교수 인 Wang은 말합니다. "연료가 적게 들고 더 먼 거리를 운전하는 자동차와 같이 효율성이 크게 향상되었습니다. 이전에는 우리와 같은 결과를 얻지 못했습니다." 이 연구 결과는 세계의 인식이 현재의 뇌 상태와 어떻게 연관되어 있는지에 대한 연구자들에게 더 큰 이해를 안겨줍니다. 특히이 연구는 감각 정보 가 건강한 뇌에서 어떻게 암호화 되는지를 향상시키기 위해 회로 동역학을 조절하는 것이 가능할 수 있음을 보여줍니다 . 또한 비정상적인 회로 역학이 병든 두뇌의 손상된 정보 처리에서 어떻게 나타나는지를 보여줍니다. 이것은 많은 신경 및 신경 정신 장애로 고통받는 사람들을 돕기위한 치료법 개발에 대한 중요한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. Wang은 자신의 연구가 근본적인 이상을 교정하기 위해 뇌 활동을 조절하기 위해 전기 임플란트를 사용하게되기를 바라고있다. 그는 "다양한 신경 변조 시스템 이 뇌 의 정보 처리 회로에 어떻게 영향을 미치는지 이해 하면 미래의 장치를 허용 할 수있는 도구를 제공 할 수있을 것"이라고 말했다. "예를 들어 우리는 우리의 각성 수준이 자연스럽게 변동한다는 것을 알고 있으며 때때로 이것은 최적의 행동으로 이어질 수 있습니다. 우리의 연구 결과는 LC-NE의 활동 제어를 통해 지각 및 행동 수행 능력을 향상시킬 수 있음을 보여줍니다 시스템, 아마도 비 침습적 인 두뇌 - 기계 인터페이스를 통한 것 "이라고 말했다. 연구진은 뇌에서 세포 내 활동을 측정하기 위해 다음에 계획하고있다. 이것은 시상 감각 처리에 LC-NE 시스템의 효과를 중재하는 세포 메커니즘에 대한 더 많은 빛을 발산합니다. 더 자세히 알아보기 : 움직이는 두뇌가 세상을 보는 방법

더 자세한 정보 : Charles Rodenkirch et al, Locus coeruleus activation은 intrathalamic 회로 동역학의 노르 에피네프린 조절을 통한 시상 기능 선택성을 향상시킨다, Nature Neuroscience (2018). DOI : 10.1038 / s41593-018-0283-1 저널 참조 : Nature Neuroscience 제공 : Columbia University School of Engineering and Applied Science

https://medicalxpress.com/news/2018-12-tuning-arousal-boost-transmission-brain.html#nRlv

.2 차원은 3보다 낫다

2018 년 12 월 17 일, 피츠버그 대학교 , 2 차원 재료 스택의 횡단면도. 중간의 단일 층 전해질은 이온 (핑크색 구체)이 두 위치 사이에서 토글 링되도록합니다. 이온의 위치는 메모리의 상태를 설정합니다. 신용 : 풀러 턴 그룹

지난 60 년 동안 전자 산업과 일반 소비자는 전자 장치의 지속적인 소형화, 증가 된 저장 용량 및 전력 소비 감소의 혜택을 누 렸습니다. 그러나 인류에게 유익한이 스케일링 시대는 빠르게 끝나고 있습니다. 전자 제품의 크기와 전력 소비를 계속 줄이기 위해서는 새로운 재료와 새로운 엔지니어링 접근법이 필요합니다. 피츠버그 대학 스완 손 공과 대학 (University of Pittsburgh 's Swanson School of Engineering)의 화학 및 석유 공학 조교수 인 수잔 플러 튼 (Susan Fullerton)은 모든 2 차원 재료를 기반으로 한 차세대 전자 공학을 개발하여이 문제를 해결하고 있습니다 . 이 "모든 2-D"재료는 종이가 두꺼운 단일 분자 일 경우 종이 한 장과 유사합니다. 이 초박형 자료에 대한 연구는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에 의해 연구 및 교육 분야에서 학문적 역할 모델로 봉사 할 잠재력을 지닌 초기 경력자를 지원하는 540,000 달러의 경력상으로 인정되었으며, 부서 또는 조직. "새로운 컴퓨팅 패러다임의 도래는 전통적인 반도체 장치가 제공 할 수있는 한계를 뛰어 넘고있다"고 풀러 턴 박사는 말했다. "예를 들어 기계 학습 에는 나노초 응답 속도, 서브 볼트 작동, 1,000 개의 개별 저항 상태 및 기존 장치 기술이 제공 할 수없는 다른 측면이 필요합니다. " 리튬 이온 전지 의 이온과 같은 이온은 매우 얇은 반도체에서 전하가 어떻게 이동 하는지를 제어하는 데 오랜 시간 동안 알려져 왔습니다 ." "이 프로젝트에서 우리는 고성능 전자 기기에서 이온의 역할을 재조명하고 있습니다. 연속적인 분자 크기의 레이어를 서로 쌓아서 저장 용량 을 늘리고 전력 소비를 줄이며 처리 속도를 크게 향상 시키는 것이 목표 입니다."1 이 모든 2-D 장치를 만들기 위해 플러 튼과 그녀의 그룹은 두께가 단일 분자 인 이온 함유 물질 또는 전해질의 새로운 유형을 발명했습니다. 이 "단일 층 전해질"은 궁극적으로 전자 재료 공동체가 새로운 반도체 재료의 기본 특성을 탐구하고 완전히 새로운 소자 특성을 가진 전자 제품을 개발하는 데 사용할 수있는 새로운 기능을 도입 할 것입니다.

이 CAREER 상을 통해 개발 될 나노 양성 기억 장치의 도식. 분자 적으로 얇은 시트는 2 차원 재료와 상호 작용하는 이온을 기반으로 한 초박형 메모리를 만들기 위해 서로 쌓아 올려집니다. 신용 : 풀러 턴 그룹

풀러 튼 (Fullerton) 박사에 따르면,이 경력 연구에서 개발 된 재료 및 접근법이 정보 저장, 두뇌에 영감을 얻은 컴퓨팅 및 보안에 영향을 미칠 수있는 몇 가지 중요한 응용 분야가 있습니다. 단층 전해질을 개발하는 것 외에도, NSF상은 박사 학위를 지원합니다. 학생 및 박사후 연구원뿐만 아니라 K-12와 저소득층 학생들의 호기심과 참여를 고무시키는 홍보 프로그램을 차세대 전자 공학을위한 자료로 제공합니다. 구체적으로 Fullerton 박사는 스마트 폰이나 iPad에 부착 된 저렴한 카메라를 사용하여 본 연구에 사용 된 폴리머 전해질이 실시간으로 결정화되는 것을 학생들이 볼 수있는 활동을 개발했습니다. CAREER상은 풀러 턴 박사가이 현미경을 교실에 제공하여 교사가 학생들과 계속해서 탐험 할 수 있도록합니다. "학생들이 휴대형 현미경을 손에 들고 얻을 때 정말 창의적입니다."라고 그녀는 말했습니다. "폴리머에 어떤 일이 일어나는지 지켜보고 나면, 팔에있는 피부, 입에서 나오는 껌 또는 옷의 옷감에 대해 살펴 봅니다.이 비교적 저렴한 도구 스파크를 보는 것은 놀랍습니다. 주변에있는 모든 재료에 호기심이 있으며, 이것이 바로 주요 목표입니다. " 플러 튼 박사는 자신의 연구가 전통적으로 반도체 공동체에 의해 피해 왔던 이온 이용에 대한 진정한 새로운 접근법을 취해 왔다고 지적했다. "이온이 종종 위치를 제어 할 수 없다면 장치가 파손될 수 있기 때문에 종종 무시됩니다. 따라서 기본적인 특성을 탐구하는 도구가 아닌 필수적인 장치 구성 요소로서 이온을 사용하는 아이디어는 매우 흥미롭고 위험합니다." 플러 튼. "채택되면, 2D 물질과 결합 된 이온 은 더 이상 크기가 제한되지 않는 새로운 물리 및 특성을 가진 새로운 물질 이 필요하기 때문에 고성능 컴퓨팅에서 패러다임 변화를 나타낼 수 있습니다."

더 탐험 : 신소재 배터리 혁명에 전원을 공급하는 제공 : University of Pittsburgh

https://phys.org/news/2018-12-dimensions.html

.원수에서 친구에게 : 그래 핀 (Graphene)은 CC 결합 형성을 촉매합니다

2018 년 12 월 17 일, IMDEA Networks Institute , TCNQ-CH2CN 분자의 이미지를 골판지 그라 핀 층 (왼쪽)과 계산 된 형상의 표현 (오른쪽). Navarro et al. Sci. Adv. 2018.

그래 핀 단층은 초고 진공 하에서 많은 단결정 금속 표면에서 에피 택셜하게 성장할 수 있습니다. 한 측면에서, 이들 단분자층은 반응성이 높은 금속 표면을 오염 물질로부터 보호하지만, 다른면에서는 그래파이트 탄소 (graphitic carbon)와 같은 층의 겹침이 전이 금속 촉매의 활성을 차단합니다. 흑연의 불활성 및 활성 사이트의 물리적 차단은 금속 표면에서 일어나는 화학 반응을 방지합니다. 페르난도 마르틴, 에밀리오 페레즈와 아마데오 바스케스 드 파르 (IMDEA Nanociencia 및 대학교 자치시 마드리드)가 이끄는 연구팀은 나노 것을 증명 한 그래 핀 A의 단일 층 금속 표면이 noncatalyzed 조건에서 일어날 않을 것 화학 반응을 촉진. 루테늄 결정 (Ru) (0001)은 에피 택셜 성장 된 연속 그래 핀 층으로 덮여있다. 격자 파라미터의 차이로 인해 새로운 초주기가 그라 핀 층에 나타나고 전자 특성을 변조합니다. 변조 활용의 표면은 시아 노 메틸렌 기 (-CH 기능화 된 2 , 공유 모아레 유닛 셀의 육방 밀집 영역의 중심에 결합 CN) 및 TCNQ (7,7,8 도핑 8- 테트라 시아 노 -p- 퀴 노디 메탄). TCNQ는 그라 핀 필름을 p- 도핑하는 데 사용되는 전자 억 셉터 분자입니다. 그래 핀 표면에 증착되면이 분자는 두 잔물결 사이의 다리 위치에 흡수됩니다. TCNQ와 -CH 2 CN 의 반응을 촉매하는 데있어 표면과 그라 핀 층의 중요한 역할에 주목할 가치가있다 . 높은 에너지 장벽 (약 5eV)으로 인해 TCNQ와 CH 3 CN (원래의 반응물은 기상)과 수소 원자의 손실을 더한 반응은 거의 없을 것입니다. 그래 핀 층의 존재는이 에너지 장벽을 5 배만큼 감소 시키므로, 생성물의 형성을 선호한다. 나노 구조화 된 그래 핀은 반응을 세 가지 방식으로 촉진합니다. 첫째, -CH 2 CN을 제 위치에 유지합니다 . 둘째, 그것은 루테늄으로부터 효율적인 전하 이동을 가능하게한다; 세 번째로 루테늄에 의한 TCNQ의 흡착을 방지하여 분자가 표면으로 확산되도록합니다. " 루테늄의 반응성이 CH 3 CN 의 흡수를 이끌고 표면에 일단 흡수 된 TCNQ 분자 의 이동성을 방해 하기 때문에 원래의 루테늄에 대한 유사한 깨끗한 반응은 불가능하다 "고 Amadeo는 말했다. "이러한 선택성은 다른 형태의 탄소를 사용함으로써 얻는 것이 어려울 것"이라고 Emilio는 확인했다. 또한, TCNQ 분자는 주사 터널 현미경 (STM)을 이용하여 전자를 주입 하였다. 분자의 이러한 개별 조작은 CC 결합 파괴를 유도하여 초기 반응물 인 CH 2 CN- 그래 핀 및 TCNQ 의 회수를 유도한다 . 이 과정은 단일 분자 수준에서 가역적이며 재현 가능합니다. 연구원들이 Kondo 공명을 관찰 한 결과,이 공정의 가역성은 화학 반응에 의해 제어되는 가역 자기 스위치로 생각할 수 있습니다 .

더 탐험 : 새로운 자기 그래 핀은 전자 혁명을 할 수있다 더 자세한 정보 : JJ Navarro et al. Graphene은 두 분자 사이의 C-C 결합의 가역적 인 형성을 촉매한다 ( Science Advances (2018)). DOI : 10.1126 / sciadv.aau9366 저널 참조 : 과학 진보 제공 : IMDEA Networks Institute

https://phys.org/news/2018-12-foe-friend-graphene-catalyzes-c-c.html#nRlv