화학자들은 나노 입자 빌딩 블록으로부터 새로운 준결정 물질을 창조합니다
.머스크의 야심 찬 도전…LA 지하 고속 교통터널 ′루프′ 공개
머스크, 이번엔 지하운송 혁명 美캘리포니아 시험터널 공개 길이 1.8㎞, 직경4.3m 구간 거치대에 차량 얹어 이동 시험운행선 시속 80㎞로 달려 머스크 "시간여행 하는 기분" 2028 올림픽까지 LA전역 건설
"마치 웜홀(Wormhole, 시간 여행을 할 수 있다고 여겨지는 가상 통로)로 들어가는 느낌입니다. 엘리베이터를 타고 지하로 내려가서 쓱 하고 이동합니다." 일론 머스크 테슬라 겸 보링컴퍼니 최고경영자(CEO)는 18일(현지시간) 미국 캘리포니아주 호손시(로스앤젤레스(LA) 인근)에서 열린 보링컴퍼니 지하 시험 터널 공개 행사에서 새로운 운송 수단의 탄생을 `시간 여행`에 비유하며 흥분을 감추지 못했다. 머스크 CEO는 이 자리에서 "교통 체증은 영혼을 갉아먹을 정도로 스트레스를 준다. 지상에 새 도로를 만드는 대신 저렴하게 터널을 굴착하면 가장 경제적인 방법으로 빠르게 이동할 수 있는 수단이 생긴다. 새로운 교통 혁명이 시작된 것"이라고 강조했다. 또 "언젠가는 여러 도시를 터널로 연결해 이동을 더욱 빠르고 쉽게 할 수 있을 것"이라고 포부를 밝혔다. 보링컴퍼니는 지난 18개월 동안 약 1000만달러(약 112억4200만원)를 들여 호손시 스페이스X 본사 인근 호손주민공항 옆으로 1.14마일(약 1.83㎞), 직경 4.3m의 지하 터널을 뚫었다. 이날 실물을 처음으로 대중에 공개한 지하 터널은 `쇼케이스` 같이 실험적으로 제작됐다. 지하 터널에 들어가기 위해서는 `엘리베이터`를 타고 내려가야 한다. 이를 위해 보링컴퍼니는 호손시의 실제 주택을 매입해 가정 내 창고에서 지하로 들어가는 엘리베이터를 만들기도 했다. 791571 기사의 1번째 이미지 애초 지하 터널은 `플랫폼`이라 불리는 스케이트 날 형태 블레이드를 자기장으로 띄워 최고 시속 241㎞(150마일)로 달릴 수 있도록 고안됐다. 하지만 이날 공개한 터널은 테슬라의 스포츠유틸리티차량(SUV) 모델X를 레일로 달릴 수 있게 개조했다. 터널 안을 달리는 모델X는 최고 시속 80㎞에 그쳤다. 보링컴퍼니 측은 블레이드를 자기장으로 띄우는 방식은 아직은 복잡하기 때문에 자동차 앞바퀴에 수평 휠을 장착해 이동하는 방식을 채택했다고 밝혔다. 머스크 CEO는 발표 현장에서 `터널`이 도로 운송의 대안이 될 수 있음을 강조했다. 현재 정부, 지방자치단체 차원에서 지하철을 뚫고 있지만 비용이 많이 들고 굴착 속도가 느리다는 단점이 있다. 하지만 보링컴퍼니 방식은 SUV 1대가 지나갈 수 있을 정도로 뚫기 때문에 빠르고 저렴하게 굴착 공사를 할 수 있는 장점이 있다. 머스크 CEO는 "현존 공사 방식으로 터널을 뚫으면 그 속도가 `달팽이`가 지나가는 속도와 같다. 우리의 목표는 15배 빠른 터널링 프로세스를 만드는 것이다. 달팽이를 이길 수 있다"고 말했다. 머스크 CEO는 게티센터, 유니언스테이션, LA국제공항, 다저스스타디움 등 LA 전역에 터널을 뚫는다는 계획을 발표한 바 있다. 2028년 LA올림픽 전까지는 보링컴퍼니의 터널을 통해 자동차와 새로운 탈것이 운송될 수 있도록 한다는 것이다. 실제 보링컴퍼니는 LA지역 메트로 구간에서 다저스 구장까지 이어지는 지하 터널 사업도 진행 중이다. 시카고에도 도심과 오헤어 국제공항 사이 28㎞ 구간을 12분 내로 주파할 수 있는 초고속 지하 터널을 건설하기로 하고 환경평가에 착수했다. 시카고 터널은 보링컴퍼니의 운송 혁명 계획이 LA 인근 지역의 실험 수준을 벗어나 미국 전역으로 확산될 시금석으로 인식된다. 하지만 머스크 CEO의 의욕대로만 되는 것은 아니다. 이날 시험 터널 공개 행사에는 기자, LA시 관계자, 지역 주민이 대거 몰렸는데 시승한 기자들은 "트랙 위가 아직 울퉁불퉁해 데모 차량을 탈 때 덜컹거리는 것을 느낄 수 있어 불안했다"는 평가를 남겼다. 안전 문제가 완전히 해결되지 않았다는 것이다. 또 지난달에는 LA시 일부 주민단체가 터널 굴착 관련 소송을 제기하자 결국 LA 서부에서 진행하던 터널 공사를 중단하고 아예 포기하기로 결정했다.
Tesla Model X는 2018 년 12 월 18 일 로스 앤젤레스 남부의 Hawthorne에있는 Boring Company Hawthorne 테스트 터널에서 베일과 터널 입구 위의 엘리베이터 위에 놓입니다. - 2018 년 12 월 18 일 화요일 밤, Boring Co.는 공식적으로 LA 트래픽을 완화하기위한 Elon Musk의 더 큰 비전의 미리보기 인 Hawthorne 터널을 열 것입니다. (사진 : Robyn Beck / POOL / AFP)
mss(magic square system)master:jk0620
http://blog.naver.com/mssoms
http://jl0620.blogspot.com
http://jk0620.tripod.com
이별이란 -- 수와진
.열에너지 저장 : 재료가 녹 으면 열을 흡수하여 응고 될 때 방출합니다
2018 년 12 월 20 일 Nancy W. Stauffer, Massachusetts Institute of Technology , 왼쪽에서 오른쪽 : 대학원생 세드릭 비리, 제프리 그로스 만 교수 및 그레이스 한 박사는 협력 업체들과 함께 특별히 설계된 "광 전환"분자를 사용하여 태양 광 집광 장치에서부터 장치에 열에너지를 저장하는 데 사용되는 열 방출을 제어하고 있습니다 차량의 과열 된 좌석에 태양열 밥솥. 크레딧 : Stuart Darsch
MIT의 연구자들은 자동차 엔진, 산업 기계 및 심지어 일광이 필요로 할 때까지 사용되지 않는 열을 저장하는 새로운 방법을 시연했습니다. 그들의 시스템의 핵심은 연구원들이 재 상정 될 때 많은 양의 열을 녹여 방출 할 때 "상 변화 (phase-change)"물질로 언급하는 것이다. 일단 자외선에 의해 용융 및 활성화되면 , 재료는 가시 광선 이 응고 및 열 방출을 트리거 할 때까지 흡수 된 열을 저장합니다 . 그 통제의 핵심은 응고를 방해하는 것에서 그것을 가능하게하는 것에서 형태를 변화시킴으로써 빛에 반응하는 분자들이 추가 된 것입니다. 개념 증명 실험에서 연구자들은 샘플 혼합물을 액체 형태로 실온까지 - 응고되어야하는 온도보다 완전히 섭씨 10도 아래로 유지 한 다음 10 시간 후에 광선을 사용하여 응고 및 방출을 시작했습니다 저장된 열 에너지 . 기계적, 화학적 및 기타 공정에 동력을 공급하는 데 사용되는 모든 에너지의 절반 이상이 열로 환경으로 배출됩니다. 예를 들어, 발전소, 자동차 엔진 및 산업 공정은 방대한 양의 열을 생산하지만 실제로는 그 중 일부를 사용하여 실제로 작동합니다. 그리고 햇빛은 풍부한 복사 에너지를 전달하지만, 오늘날의 광전지 장치는 그 일부만 전기로 전환시킵니다. 나머지는 반사되거나 흡수되어 사용하지 않는 열로 변환됩니다. 문제는 우리가 그것을 사용하기 전까지 모든 열에너지를 저장하는 방법을 찾는 것입니다. 제프리 그로스 만 (Jeffrey Grossman), 모튼 (Morton)과 클레어 골더 (Claire Goulder), 환경 시스템의 가족 교수 및 재료 과학 및 공학 교수는 십년 이상이 문제를 해결하기 위해 노력해 왔습니다. 열 에너지를 저장하는 좋은 방법 은 왁스와 같은 상 변화 물질 (PCM) 을 사용하는 것 입니다. 단단한 왁스 조각을 가열하면 녹을 때까지 서서히 따뜻해질 것입니다. 고체 상태에서 액체 상태 로 전환함에 따라 열을 계속 흡수하지만 온도는 일정하게 유지됩니다. 완전히 녹 으면 열이 더해지면서 온도가 다시 상승하기 시작합니다. 그런 다음 혜택을 얻습니다. 액체 왁스가 냉각됨에 따라 굳어지며 잠열이라고도하는 저장된 모든 상 변화 열을 방출합니다. PCM은 현재 태양열 집열기, 건물 난방 시스템 및 원격 지역 용 태양열 밥솥과 같은 애플리케이션에 사용됩니다. 그러나 PCM이 풍부한 열을 방출 할 수는 있지만, 열을 정확히 제어하는 방법은 없습니다. 타이밍은 주위의 공기 온도에 따라 다릅니다. "배터리를 충전 할 수 있습니다. 휴대 전화 나 전기 자동차에서 사용하기 전까지는 배터리를 충전 할 수 있습니다."라고 Grossman은 말합니다. "그러나 사람들은 해가 뜨거울 때 태양열 밥솥을 데우지 않으면 안되며, 저녁 식사를하고 싶을 때까지는 저장 한 모든 열을 시원한 저녁 공기에 버릴 수도 있습니다."
그림 1 : (A) 상 변화 물질 (PCM)의 결정과 포토 스위치라고하는 분자가 단단히 묶여있다. (B) PCM의 융점보다 높으면 용융 된 PCM과 더 높은 융점을 갖는 아조벤젠 도판 트의 결정이 혼합된다. (C) 자외선은 도펀트가 액체 PCM으로 분산되도록 유도한다. (D) 응고점 이하로 냉각 된 도펀트는 PCM 분자가 액체 형태로 정렬되는 것을 방지합니다. (A)로 돌아 가기 : 가시 광선은 도펀트를 다시 변화시켜 PCM 분자와 도펀트가 단단히 쌓이도록하여 복합체가 응고되어 열을 방출합니다. 신용 : 매사추세츠 공과 대학
따라서 PCM은 열에너지를 저장하는 매우 성공적인 수단임이 입증되었지만 유용한 방법으로 그 에너지를 되 찾는 것은 여전히 어려운 과제였습니다. "열 방출의시기를 제어 할 수있는 방아쇠가 필요했습니다."그로스맨 (Grossman)은 말한다. 트리거 할 수있는 분자 몇 년 전 Grossman은 그가 필요한 방아쇠를 이미 가지고 있는지 궁금해하기 시작했습니다. 관련 연구에서, 그의 그룹은 photoswitches로 알려진 특수 분자에서 에너지 저장을 연구 해왔다. 광 스위치에서 특정 파장의 빛을 비추면 모양이 바뀝니다. 같은 원자가 존재하지만 서로에 대한 상대적인 방향이 바뀐다. 또한 그들은 다른 파장의 빛에 노출 될 때까지 변속 된 구성을 유지할 것입니다. 그런 다음 원래 모양으로 돌아가서 열 에너지를 방출합니다. 그로스 만 그룹은 에너지 저장을위한 포토 스위치 설계에있어 진보를 이루었지만, 분자는 중요한 제한점이 있습니다. 빛으로 에너지 저장 구성으로 전환 할 수 있습니다. 결과적으로 자동차 나 다른 기계의 쓰레기 열이나 햇빛을 사용하여 요금을 청구 할 수 없습니다. 그래서 Grossman과 전직 박사후 연구원 인 Grace Han과 Huashan Li는 물질 변화에 대한 물질의 방출을 제어하기위한 방아쇠로 새로운 방식으로 사진 스위치를 사용할 가능성을 조사하기 시작했습니다. "한 가지 형태 일 때 위상 변화 물질이 실제로 잘 일치하도록 화학 물질을 조정할 수 있지만 전환 할 때 더 이상 일치하지 않습니다."라고 Grossman은 설명합니다.
일치하지 않는 형태의 용융 된 PCM과 섞이면 포토 스위치는 정상적인 응고 온도 이하에서도 견고한 상태가되지 않도록합니다. 빛의 다른 파장을 비추면 photoswitch가 일치하는 구조로 다시 바뀔 수 있습니다. 그런 다음 PCM이 응고되어 저장된 잠열을 방출합니다. 개념 증명 테스트 연구진은이 접근법의 생존 가능성을 연구하기 위해 트리 데칸 산 (tridecanoic acid)이라는 기존의 PCM을 사용하여 서로 다른 위치에있을 수있는 두 개의 원자 고리로 구성된 아조벤젠 (azobenzene)의 광 스위치 분자의 특수한 변형을 준비했다. 분자의 "트랜스"형태에서, 고리는 평평하며 자연적으로 발생하는 기저 상태입니다. "시스 (cis)"형태의 벤젠 고리 중 하나는 다른 하나에 비해 56도 기울어 진다고 연구진은 말한다. 빛에 반응하여 한 모양에서 다른 모양으로 전환합니다. 플랫 버전에서 자외선 (UV) 빛을 비추면 뒤틀리게됩니다. 비틀린 버전에서 가시 광선을 비추면 평평하게됩니다. 위 슬라이드 쇼의 그림 1은 Grossman이 열에너지 저장 및 방출 사이클을 호출하고 아조벤젠 광 스위치가 저농도 "도펀트"(물질의 특성을 변경하기 위해 추가 된 물질)로서 수행되는 역할을 보여줍니다. PCM- 아조벤젠 혼합물 또는 복합체가 트랜스 형태의 아조벤젠과 고체 일 때, 두 성분은 함께 단단히 포장된다. 가열되면 복합 재료가 열 에너지를 흡수하고 PCM이 녹습니다. UV 빛으로 Zapping하면 azobenzene dopant가 trans에서 cis로 바뀝니다. 혼합물이 냉각되면 cis azobenzene이 PCM의 고형화를 방지하므로 잠열이 저장되어 있습니다. 가시 광선으로 조명하면 아조벤젠이 트랜스 형태로 되돌아갑니다. 혼합물은 이제 응고되어 공정에서 저장된 잠열을 방출 할 수 있습니다. 일련의 테스트에서 시스템이 잘 작동하는 것으로 나타났습니다. 액체 혼합물에서 자외선 램프 (파장 365 나노 미터)를 비추면 대부분의 트랜스 아조벤젠 분자가 시스 형태로 바뀌었다. 일단 충전 된 혼합물은 실온에서조차 굳어지지 않았는데, 완전히 혼합 된 상태의 포토 스위치가없는 곳에서 10 ℃ 아래에있었습니다. 가시 광선 (450 nm)으로 30 초 동안 액체를 비추면 저장된 잠열이 활성화되고 응고됩니다. 더욱이, 본질적으로 모든 잠열은 거의 나오지 않았거나 누출로 인해 손실되지 않았습니다. Grossman은 "스위치를 추가하면 열에너지가 고정됩니다. "결과적으로 기존의 PCM에서 열이 누출되지 않도록하기 위해 사용되는 무거운 단열재에 대한 필요성이 줄어들 수 있습니다."
이 계측기를 사용하여 연구원들은 광 스위치 분자에 레이저를 발산 한 다음 포토 루미 네 센스 및 라만 분광학 연구를 수행하여 분자의 전자 구조 및 화학 결합에 대한 정보를 수집합니다. 크레딧 : Stuart Darsch
연구원들이 혼합물에 가시 광선을 비출 때, 그들은 원래 응고점 이하의 온도에서 10 시간 동안 액체 상태를 유지하는 것으로 나타났습니다. 혼합물은 점차적으로 응고되기 시작하여 저장된 열을 방출합니다. 시스템의 내구성과 반복성을 입증하기 위해 연구원은 50 시간 이상에 걸쳐 100 번 충전과 방전 사이를 앞뒤로 전환했습니다. 초기 방전 단계 동안, PCM의 결정 성은 출발 물질로부터 약간 변화되었지만, 그 후에도 그의 구조는 변하지 않았다. 다른 테스트는 특정 PCM과 효과적으로 상호 작용하는 포토 스위치를 신중하게 선택하거나 설계하는 중요성을 확인했습니다. 다시 말하면 포토 스위치는 액체 PCM과 잘 섞여 복합체를 형성해야하며 빛에 의해 활성화 될 때 선택된 PCM의 패킹과 섞이거나 간섭을 일으키는 두 개의 구별되는 구조 사이에서 변경해야합니다. 연구진은 또한 PCM에서 포토 스위치의 농도를 최적화하는 것이 중요하다는 것을 발견했다. 너무 낮 으면 응고를 방해하지 않습니다. 너무 높으면 자외선이 혼합물을 완전히 통과하지 못하고 도펀트 분자가 서로 반응하여 잘 분배되고 PCM 패킹을 방지하기보다는 함께 응집 될 수 있습니다.
실용적인 장치의 기초
Grossman은 지금까지의 작업이 원칙의 증거라고 강조합니다. "이 개념을 기반으로 애플리케이션을 만드는 작업은 많습니다. 그러나 연구자들은 다음과 같은 종류의 장치를 구상하고있다. 혼합물은 빛의 섭취를 조절하기 위해 덮을 수있는 창문이있는 용기에 보관 될 것이다. 열교환 기는 태양 또는 다른 소스로부터의 열에너지를 PCM 합성물에 전달할 것이고, 별도의 LED 또는 가스 방전 램프는 아조벤젠 도판 트를 충전하기 위해 커버되지 않은 창을 통해 UV 광을 동시에 보내 게된다. 창문이어서, 혼합물을 떨어조차도, 축열을 사용하도록 적용된다 실온 . 열 방출이 필요한 경우, 창문이 벗겨지며 액체 합성물이 주변 광이나 파란색 LED 광에 노출되어 반응 속도가 빨라집니다. 창문은 일반적인 붕 규산염 유리로 만들어지며, 이는 자외선 및 가시 광선의 90 % 이상을 전달하며, 용기 안의 교반기는 아조벤젠 분자가 서로 달라 붙지 않도록 도와줍니다.
이 열 중량 분석기에서 열 안정성, 열분해 지점 및 수분 함량과 같은 PCM 복합재의 특성을 측정합니다. 여기서, 샘플 (황색 분말) 위쪽 백금 팬 (에 배치 ... 자세히
필름, 구슬 및 다른 재료
Grossman의 그룹은 열 저장 개념을 적용하고 개선하기위한 작업을 계속하고 있습니다. 예를 들어, 그들은 오늘날의 전기 자동차가 제빙 및 난방을 위해 너무 많은 배터리 전력을 소모하여 운전 범위가 떨어질 수 있다고 지적한 Grossman에 지속적인 관심을 끄는 주제 인 제빙을위한 새로운 시스템으로 가능한 용도를 검토하고 있습니다 추운 날씨에는 30 %가 감소합니다. 훨씬 더 나은 접근법은 얇은 투명 필름에 열에너지를 저장하고 그 번거로운 얼음 층을 녹일 필요가있을 때 열을 발산하는 것입니다. "이를 염두에두고 더 넓은 영역에서 우리 소재의 얇은 필름을 만들 수 있는지보고 싶었고 연구실 샘플에서 본 것과 동일한 행동을 보였습니다."라고 Grossman은 말합니다. 그들은 액상의 PCM 합성물을 한 장의 유리에 올려 놓고 다른 시트를 위에 올려 놓고 봉인했습니다. 그들은 UV 광으로 혼합물을 충전 한 다음 나중에 가시 광선으로 방전시켜 저장 된 상 변화 에너지를 열로 되 돌리는 것을 발견했습니다. 또한 필름의 일부가 고형화되고 나머지는 액체로 남아 있도록 선택적으로 처리 할 수 있습니다. 다른 작업은 태양열 이 오늘날의 최고의 모델의 전형적인 10 분보다 길게 설정된 후에 열 을 저장할 수있는 태양열 밥솥을 설계하는 데 초점을 맞추고 있으며 , 이는 여전히 저장 용 PCM을 사용합니다. 하나의 단점을 제외하고는 PCM 합성물이 더 잘할 수 있습니다. 고체에서 액체로 갈수록 용기가 손상 될 정도로 잠재적으로 부피가 변화합니다. 이러한 행동을 방지하기 위해 재료 과학 및 공학 대학원생이자 Tata 기술 및 디자인 센터의 동료 인 Cédric Viry는 실리카 또는 탄산 칼슘으로 만들어진 껍질로 작은 구슬 안에 복합 재료를 캡슐화하기 위해 노력하고 있습니다. 밀폐 된 합성물은 필요한 상 변화를 거치지 만 강한 쉘은 밀집한 혼합물에서 일어나는 막대한 부피 변화를 제한합니다. 캡슐화 된 비드는 다른 액체에 현탁 될 수 있으며 물질에 빛을 전달하는 더 나은 방법이 가능할 수 있습니다. "마이크로 인 캡슐 레이션이 작동하면 더 많은 응용 프로그램이 제공 될 것입니다"라고 Grossman은 말합니다. 마지막으로, 연구원들은 다른 재료와 온도 범위로 개념을 확장하고 있습니다. Grossman은 "시스템이 작동하는 방식에 대한 흥미롭고 중요한 기술적 측면을 파악했습니다. "특히, PCM과 photoswitches가 분자 수준에서 어떻게 상호 작용하는지." 그 기본적인 이해는 이미 서로 다른 분자 구조, 특히 원자 고리가 아닌 사슬로 이루어진 PCM을 사용하는 시스템을 개발할 수있게 해 주었고, 각각의 경우에 최적화 된 광 스위치를 사용했습니다. 미래에 Grossman은 더 많은 열 에너지를 저장할 수있는 시스템을 개발할 수 있어야하고 생체 의학 및 전자 응용 분야에 대한 관심이 낮은 온도를 포함하여 다양한 온도 범위에서 작동 할 수 있어야한다고 믿습니다.
더 자세히 살펴보기 : 연구원들은 수요에 따라 에너지를 방출 할 수있는 화학 열 '배터리'를위한 소재를 만듭니다 . 더 자세한 정보 : Grace GD Han et al. 다양한 유기 상 변화 물질에 대한 광학적으로 조절 된 열 에너지 저장, Chemical Communications (2018). DOI : 10.1039 / C8CC05919E Grace GD Han et al. 상 변화 물질에서 광학적으로 제어되는 장기 저장 및 열 에너지 방출, Nature Communications (2017). DOI : 10.1038 / s41467-017-01608-y 저널 참조 : 화학 커뮤니케이션 자연 커뮤니케이션 제공 : Massachusetts Institute of Technology
https://phys.org/news/2018-12-thermal-energy-storage-material-absorbs.html#nRlv
.화학자들은 나노 입자 빌딩 블록으로부터 새로운 준결정 물질을 창조합니다
2018 년 12 월 20 일, 브라운 대학 화학자들은 나노 입자 빌딩 블록으로부터 새로운 준결정 물질을 창조합니다 1980 년대에 처음 발견 된 준결정은 정상적인 결정과 달리 예측 가능한 반복 패턴이없는 구조를 주문했습니다. 준결정에는 또한 정상적인 결정에서 "금지 된"대칭이 있습니다. Brown University의 연구원은 단일 유형의 나노 입자 빌딩 블록으로부터 조립 된 새로운 유형의 준결정 구조를 시연했다. 그러한 구조는 수학적으로 예측되었지만 전에는 입증 된 적이 없었습니다. 이미지는 회전 대칭이 10 배인 비 반복 구조를 보여줍니다. 학점 : Chen lab / Brown University
준결정 (quasicrystals)으로 알려진 이상한 종류의 재료에는 새로운 구성원이 있습니다. 목요일 12 월 20 일 Science 지에 게재 된 논문 에서 브라운 대학 (Brown University)의 연구자들은 단일 유형의 나노 입자 빌딩 블록으로부터 자기 조립되는 준 결정형 초 격자를 기술하고있다. 이것은 단일 성분으로 형성된 준결정 질 초 격자의 최초의 관측이다. 이 발견은이 이상한 결정체 구조가 어떻게 나타날 수 있는지에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. "단일 성분 준결정 격자는 수학적 으로나 컴퓨터 시뮬레이션으로 예측되었지만이 전에는 증명되지 않았습니다."라고 Brown의 화학 조교수이자 논문의 수석 저자 인 Ou Chen은 말했다. "이것은 근본적으로 새로운 형태의 준결정 (quasicrystal)이며, 우리는 그것을 만들기위한 규칙을 이해할 수 있었으며, 이것은 준결정 구조의 계속적인 연구에 유용 할 것입니다." 준 크리스털 재료는 1980 년 화학자 Dan Shechtman에 의해 처음 발견되었으며, 2011 년에는이 발견으로 노벨상을 수상했습니다. 반복되는 정렬 된 패턴으로 구성된 크리스탈과 달리, 준결정은 정렬되지만 패턴은 반복되지 않습니다. 준결정에는 또한 전통적인 결정에서 가능하지 않은 대칭이 있습니다. 예를 들어, 정상적인 결정은 반복하는 삼각형 또는 반복하는 큐브에서 4 번 대칭으로 나타나는 3 번 대칭을 가질 수 있습니다. 2 배 및 6 배 대칭도 가능합니다. 그러나 준결정은 5 배, 10 배 또는 12 배의 대칭을 가질 수 있으며, 모두 정상적인 결정에서는 금지되어 있습니다. 발견 된 첫 번째 준결 정성 물질은 금속 합금, 일반적으로 하나 이상의 다른 금속을 포함한 알루미늄이었습니다. 지금까지,이 재료는 프라이팬 용 외장용 코팅제 및 수술 장비 용 부식 방지 코팅제로 사용되었습니다. 그러나 자기 조립 나노 입자로 만든 물질을 포함하여 새로운 유형의 준결 정성 물질을 만드는 데 많은 관심이있었습니다.
https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2018/chemistscrea.mp4
이 비디오는 단일 성분 나노 입자 빌딩 블록으로 만들어진 준결정 질 초 격자의 구조를 보여줍니다. 나노 입자는 대각선을 형성하며, 이들은 서로 꿰매어 격자를 형성합니다. 격자의 공간을 채우기 위해 ... 더보기 Chen과 그의 동료들은 원래 준결정을 연구하기 시작하지 않았다. Chen의 연구의 대부분은 나노 입자 빌딩 블록에서 상부 구조를 구축함으로써 나노 스케일과 거시적 인 세계 사이의 갭을 연결하는 것에 관한 것이었다. 약 2 년 전에 그는 새로운 형태의 나노 입자 빌딩 블록 인 사면체 (피라미드 형) 양자점을 설계했습니다. 나노 입자로 구조를 만드는 데 대한 대부분의 연구가 구형 입자 로 이루어졌지만 , Chen의 tetrahedra는보다 단단하게 포장 할 수 있으며 잠재적으로 더 복잡하고 견고한 구조를 형성 할 수 있습니다. Chen의 입자의 또 다른 주요 특징은 이방성이라는 것입니다. 즉, 서로에 대한 방향에 따라 다른 특성을 갖습니다. 각 피라미드 입자의 한면에는 다른 모든면보다 다른 리간드 (결합제)가 있습니다. 같은 리간드를 가진면은 입자가 더 큰 구조로 조립 될 때 서로 결합하는 경향이 있습니다. 직접 결합은 이방성이없는 입자에 비해 더 흥미롭고 복잡한 구조를 만듭니다. Nature 지에 최근 게재 된 연구 에서 Chen과 그의 팀은 나노 입자 구성 요소로부터 지금까지 만들어진 가장 복잡한 구조 중 하나를 시연했다. 그 연구에서, 입자가 고체 기판과 상호 작용하는 동안 상부 구조가 조립되었다. 이 최신 연구를 위해 Chen과 그의 동료들은 액체 표면 위에 조립되었을 때 어떤 종류의 구조가 만들어 지는지보고 싶었습니다. 이것은 조립할 때 입자가 더 많은 자유도를 갖게합니다. 연구진은 결과적인 구조가 실제로 준결 정성 격자라는 사실에 충격을 받았다. "나는보고있는 패턴이 준결정이라고 깨달았을 때 나는 오우에게 이메일을 보냈고 '내가 훌륭한 것을 발견했다고 생각한다' '고 말했다."첸 연구소의 박사후 연구원이자 새로운 논문의 수석 저자 인 나가 오카 야스 타카 (Yasutaka Nagaoka) . "정말 흥분했다."
Brown University의 연구원은 특정 유형의 나노 입자 빌딩 블록이 준결정의 초 격자로 조립 될 수 있음을 보여주었습니다. 연구자들은 입자가 격자를 형성하기 위해 함께 얽힌 10 각형 다각형 (decagons)을 형성한다는 것을 보여주었습니다. 연구진은 격자의 공간을 채우기 위해 5-10면이있는 다각형으로 decagons가 구부러진다는 것을 보여주었습니다. 학점 : Chen Lab / Brown University
투과 전자 현미경을 사용 하여 연구자들은 10 배 회전 대칭을 갖는 준결정 격자를 형성하기 위해 서로 얽힌 이산 decagons (10-sided polygon)으로 조립 된 입자를 보였다 . 규칙적인 결정에서 금지 된 10 배 대칭은 준결정 구조의 표시였습니다. 연구원은 또한 그들의 구조가 형성 한 "규칙"을 신설 할 수있었습니다. decagons는 구조의 기본 단위이지만 구조에있는 유일한 단위는 아닙니다. 준결정을 형성하는 것은 바닥을 바둑판 식으로 배열하는 것과 조금 비슷합니다. 타일은 모든 틈을 남기지 않고 전체 바닥을 덮는 방식으로 함께 맞아야합니다. 그것은 엇갈림을 남기지 않고 함께 맞출 수있는 방법이 없기 때문에 단지 decagons만으로는 할 수 없습니다. 구멍을 채우려면 다른 모양이 필요합니다. 이 새로운 준결정 구조에 대해서도 마찬가지입니다.이 두 개의 "타일"은 조각 사이의 간격을 메울 수 있습니다. 연구진은 구조 가 작동하도록하는 것이 왜곡이 유연한 모서리를 가졌다는 것을 발견했습니다 . 필요한 경우 하나 이상의 포인트를 평평하게 만들 수 있습니다. 이렇게함으로써, 그들은 대각선 사이의 공간을 채우는 데 필요한 9, 8, 7, 6 또는 5면을 가진 다각형으로 변형 될 수 있습니다. "이 뿔뿔이 낀 공간에 평화적으로 나눠야합니다." "그래서 그들은 필요할 때 융통성있게 유연하게 만듭니다." 이러한 관찰에서 연구진은 "유연한 다각형 타일링 규칙"이라고 부르는 준결정 형성에 대한 새로운 규칙을 개발할 수있었습니다. Chen은이 규칙은 비교적 새로운 준결정 영역에 대한 계속적인 연구에 유용 할 것이라고 말했다. "우리는이 연구가 물질 과학, 화학, 수학, 심지어 예술과 디자인에 대한 연구를 알릴 수 있다고 생각합니다."라고 Chen은 말했다.
추가 정보 : 피라미드 모양의 빌딩 블록으로 만든 새로운 나노 입자 상부 구조물 자세한 정보 : "유연한 다각형 타일링 규칙을 통한 단일 성분 준결정 나노 결정 초 격자" Science (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi ... 1126 / science.aav0790 저널 참조 : 과학 자연 :에 의해 제공 브라운 대학 (Brown University)
https://phys.org/news/2018-12-chemists-quasicrystal-material-nanoparticle-blocks.html#nRlv
.새로운 종류의 안경의 특성 예측
2018 년 12 월 20 일, 펜실베니아 주립 대학 새로운 종류의 안경의 특성 예측 다공성 ZIF 유리의 전산 모델. 신용 : Yang Yongjian / Penn State
영국의 펜 스테이트 (Penn State)와 케임브리지 대학 (Cambridge University)의 연구원에 따르면, 새로운 유리 인 ZIF 안경은 실리케이트 유리의 투명성과 금속성 유리의 딱딱하지 않은 품질을 결합 할 수 있다고한다. 펜 스테이트 (Penn State)의 재료 과학 및 공학 교수 인 존 마우로 (John Mauro)는 "우리는 투명성을 확신합니다. "우리는 금속 유리의 놀라운 연성을 가지고 있는지를 알기 위해 더 큰 샘플을 만들 수있을 때까지 기다려야 할 것이지만 유망 해 보입니다." 가장 최근의 종류의 유리 형성 물질 인 zeolitic imidazolate framework (ZIF)는 금속 이온 이 유기 리간드에 의해 연결된 구조를 가지고 있습니다. 제한된 온도 범위 내에서 가열되면 일부 ZIF 물질은 녹아서 원자가 무질서한 구조를 갖는 유리질 구조로 개조됩니다. 투명하고 훨씬 더 구부릴 수있는 유리의 잠재 성을 넘어, 일부 ZIF는 가스 저장에 사용될 수있는 다수의 기능성 기공을 포함합니다. 금속 유기 체제는 연료 전지 차량, 촉매 작용, 가스 분리 또는 수소 저장을위한 케이지로 제안되었습니다 마약 배달까지. "ZIF는 너무도 새롭고 사람들은 화학이 유리를 형성 하는지를 발견하고 있습니다"라고 Mauro는 말했다. "우리 그룹의 목표는 모델링을 통해 새로운 안경의 디자인을 가속화하는 것입니다." 최근의 두 저널 기사에서 Mauro와 동료들은 서로 다른 모델링 방법을 사용하여 이해를 심화시키고 ZIF 안경의 특성을 예측했습니다. 첫 번째 모델링 방법 인 ReaxFF는 두 종이의 공동 저자 인 Penn State의 기계 공학 교수 인 Adri van Duin에 의해 개발되었습니다. ReaxFF는 후보 물질의 용융 및 개질을 시뮬레이션하기위한 연산 속도가 빠르고 경제적 인 방법입니다. 두 모델의 Yongjian Yang Mauro 박사후 학자이자 주 저자는 "이 시스템은 일반적으로 유기 시스템이나 무기 시스템 용으로 개발 되었기 때문에 이러한 시스템을 시뮬레이션하는 것은 어렵지만 둘 다 사용하지는 않습니다. "게다가, ReaxFF와는 달리, 다른 모델은 유리 성형에서 일어나는 결합 파괴와 개질을 허용하지 않습니다." Yang은 ReaxFF를 사용하여 시뮬레이션을 수행하는 데 필요한 시간을 양자 역학 기법을 사용하여 취한 며칠이 아닌 몇 시간으로 줄 였다고 덧붙였습니다. 가장 최근의 논문에서 Journal of Physical Chemistry Letters 에 발표 된 연구자들은 칼 코겐화물 유리라는 또 다른 종류의 안경을 위해 원래 개발 된 또 다른 모델링 방법을 사용했습니다. "제임스 필립스는 토목 기사가 다리 나 에펠 탑과 같은 트러스 구조를 설계하는 것과 같은 방법으로 안경을 생각할 수 있다고 제안했습니다."마우로가 말했다. 당시 Bell Labs에 있었고 현재 Rutgers University에있는 Phillips는 원자의 자유도에 따라 유리를 최적화하는 방법을 다른 원자와의 견고한 결합의 수와 비교하여 제안했습니다. 채권이 자유도와 동등 할 때 (위로, 아래로 또는 옆으로 움직일 수있는 능력) 시스템은 일반적으로 안정적인 유리를 형성하기에 최적 상태에 있습니다. Corning Incorporated에 있던 Mauro와 Ohio State의 Prabhat Gupta는 온도 의존성 구속 이론 (Temperature Dependent Constraint Theory)을 개발하여 고온에서 결합 파괴를 설명하고 이론을 확장하여 유리 특성을 정량적으로 예측했습니다 . "우리의 이론은 채권과 원자의 계산에 기반하기 때문에 연필과 종이로 해결할 수있는 것"이라고 마우로는 말했다. "우리는 유리 경도, 탄성 계수, 점도 및 유리 전이 온도와 같은 특성을 정확하게 예측할 수 있습니다." 2008 년 공식화 된 그들의 이론이 많은 산화물 유리 시스템에 성공적으로 적용되어 산업 유리 조성물의 공식화에 사용되었지만이 논문은 ZIF 금속 유기 유리 시스템에 처음 적용된 것입니다. 캠브리지 대학의 토마스 베넷 (Thomas Bennett)은 현재 단지 크기가 밀리미터 인 ZIF 샘플의 합성을 포함하여 실험의 일부분을 이끌고 있습니다. "아직 해결해야 할 문제가 많이 있습니다."마우로가 말했다. "우리는 이러한 모델링 방식을 사용하여 산업 규모까지 성장한 다음 상용화 할 수있는 안경을 예측하고 있습니다. 유리 가 광학적으로 투명하고 기계적으로 연성 인 것은 대단하지 않습니까?" 탐구 : 금속 유기 화합물은 새로운 종류의 유리를 생산합니다
더 많은 정보 : Yongjian Yang 외, ReaxFF를 이용한 ZIF의 전산 설계 구현, The Physical of Chemistry B (2018). DOI : 10.1021 / acs.jpcb.8b08094 저널 참조 : Journal of Physical Chemistry B Journal of Physical Chemistry Letters :에 의해 제공 펜실베니아 주립 대학
https://phys.org/news/2018-12-properties-class-glasses.html
.게놈은 식도암의 불균형에 대한 단서를 제공합니다
2018 년 12 월 20 일, 미시간 대학교 게놈은 식도암의 불균형에 대한 단서를 제공합니다. 식도 그래픽. 신용 : 미시간 의학
백인들의 게놈 변화로이 인구에서 가장 흔한 식도암의 비율이 훨씬 더 높아질 수 있다고 새로운 연구 결과가 밝혀졌다. 그것은 예비 연구가 크랜베리에서 추출한 플라보노이드를 포함 할 수있는 예방 전략에 대한 가능한 목표를 제시합니다. "오래 전부터 식도 선암이 백인에게 영향을 미치고 아프리카 계 미국인에 거의 영향을 미치지 않는다는 것을 알고있었습니다"라고 John A.과 Carla S. Klein의 흉부 외과 교수이자 교수 인 David G. Beer 박사는 말합니다. 미시간 의학의 방사선 종양학 "아프리카 계 미국인이 유전 적으로 유익한 것이 있는지 확인하기를 원했고 사람들이 왜 위험이 적은지 이해한다면 고위험군에서 암을 예방하는 방법을 이해하게 될 것 "이라고 말했다. 올해 약 17,290 명의 미국인이 식도암으로 진단 될 것 입니다. 선암은 환자의 3 분의 2를 차지하지만 아프리카 계 미국인에서는 거의 볼 수 없습니다. Gastroenterology에 발표 된이 연구에서 연구자들은 아프리카 계 미국인과 유럽 계 미국인 (식도 선암종과 그렇지 않은 사람 모두)을 대상으로 조직 샘플을 검사했습니다. 그들은 유전자 발현 과 단백질 수준을 측정 하여 GSTT2 라 불리는 효소의 차이점을 발견했습니다. 이것은 백인에 비해 아프리카 계 미국인에서 상당히 높았다. 연구원은 백인이 GSTT2의 발현을 감소시키는 것으로 보이는 게놈의 일부에 중복을 발견했습니다. 이 효소 는 식도 선암의 주요 위험 인자 인 역류로 인한 유형과 같은 산화 적 손상 으로부터 세포를 보호합니다 . 그들은 인간 유전 변이에 대한 포괄적 인 견해를 제공하기 위해 게놈 시퀀싱을 사용하는 국제 이니셔티브 인 1000 Genomes Project의 발현 및 염기 서열 데이터를 조사함으로써 초기 결과를 확인했습니다. 이 데이터는 아프리카 또는 아프리카 출신의 인구가 중복되지 않는 게놈을 보유하고있는 반면 세계의 다른 모든 인구는 복제를 가지고 있다고 강조했습니다. "비만과 역류와 같은 식도암의 위험 인자는 아프리카 계 미국인과 백인에 대해 동일한 비율로 발생하지만 아프리카 계 미국인은 암에 걸리지 않습니다"라고 Beer는 말합니다. "우리는이 게놈 복제 및 비만을 가진 사람들에게서 가장 높은 암 위험도를 보았습니다. 그것은 복제의 존재뿐만 아니라 손상에 기여하는 다른 요인들입니다." 식도 선암의 비율은 비만 및 위식도 역류 질환 또는 GERD의 증가로 인해 지난 30 년간 600 % 증가했습니다. 식도암의 다른 유형 인 편평 상피암은 아프리카 계 미국인에서 더 자주 볼 수 있습니다. 연구진은 GSTT2의 낮은 수준을 재현하기 위해 세포주와 쥐 모델을 사용했다. 그들은 GSTT2의 높은 수치를 나타내는 것과 비교하여이 세포들에서 더 많은 손상을 보았다. 다음으로, 그들은 크랜베리 프로 안토시 아니 딘 추출물을 사용하여 역류에 노출 된 쥐의 식도에서 DNA 손상 수준을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 이것은 식도 선암 을 예방할 수있는 가능성을 제시 합니다. "식도와 그들은 키 암 을 방지하는 것입니다. 많은 사람들이 효과적으로 치료하기 위해 너무 늦기 때까지이 질병을 모른다"맥주는 말한다. 연구원은 크랜베리에서 파생 된 플라보노이드를 화학 예방제로 사용하여 시험 할 임상 시험을 고려하고 있습니다. 그러나 적절한 복용량과 부작용 가능성을 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다.
추가 정보 : 산성 퇴조 암 링크 더 자세한 정보 : Daysha Ferrer-Torres 외, 아프리카 계 미국인의 식도 조직에서 GSTT2의 구조적으로 높은 수치가 DNA 손상, 위장병 학 (2018) 으로부터 세포를 보호합니다 . DOI : 10.1053 / j.gastro.2018.12.004 저널 참조 : 위장병 학 제공 : University of Michigan
https://medicalxpress.com/news/2018-12-genome-clues-esophageal-cancer-disparity.html
A&B, study(egg mainhotspot project)
B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
댓글