나노 입자의 결함은 깨끗한 연소 연료 인 수소 생산을 촉진합니다

.산타 위치추적 서비스 자원봉사에 나선 도널드 트럼프 대통령과 부인 멜라니아 여사

트럼프 대통령과 어린이의 전화통화는 북미항공우주방위사령부(NORAD)가 매년 성탄절에 제공하는 '산타 위치추적 서비스'의 하나로 치러졌다.

NORAD는 1955년부터 성탄 전야에 어린이들의 전화 문의에 산타의 위치를 답변해왔으며, 미국 대통령들도 어린이들의 궁금증을 풀어주는 자원봉사에 참여했다. 트럼프 대통령은 다른 어린이와의 통화에서는 산타의 존재를 기정사실로 여겼다. 백악관 풀기자 보도에 따르면 트럼프 대통령은 "산타가 크리스마스 때 무슨 선물을 줄 것이니? 성탄절 잘 보내고 또 얘기하자"라고 말했다. 트럼프 대통령과 함께 봉사에 참여한 부인 멜라니아 여사는 한 어린이의 전화를 받고 산타가 멀리 모로코에 있으나 성탄절 아침까지는 해당 어린이의 집에 도착할 것이라고 답변했다. 멜라니아 여사는 나중에 자신의 트위터를 통해 어린이들에게 산타의 위치를 알려주는 게 자신이 가장 좋아하는 전통 중의 하나가 되고 있다고 밝혔다.

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Chyi Yu Donde Voy

.압력 하에서 고온 합성은 금속 및 세라믹의 특성을 결합하는 데 도움이됩니다

2018 년 12 월 18 일, 국립 과학 기술 대학 (MISIS) 하이브리드의 탄생 Anna Poznyak, 기능성 나노 시스템 및 고온 재료의 NUST MISIS 부서의 프로젝트 및 연구 책임자. 신용 : © Sergey Gnuskov / NUST MISIS

NUST MISIS의 재료 과학자와 Merzhanov Structural Macrokinetics & Materials Science 연구소는 금속과 세라믹의 특성을 결합한 벌크 MAX- 상 - 적층 재료를 생산하는 새로운 방법을 개발했습니다. 자기 전파 고온 합성법과 고온 전단 변형법을 통해 미래에 고온 발열체로 사용될 수있는 혼합 된 티타늄과 알루미늄 탄화물의 시료를 충분히 얻을 수 있었다. Ceramics International 에서 출판 된 논문 . 사람들이 약 3 만년 동안 도자재 를 만들고 작업 해 왔음에도 불구하고 과학자들은 여전히 생산을위한 새로운 방법을 개발하고 있습니다. MAX- 상 (phase)은 3 가지 원소, 즉 M- 금속 (대부분은 전이 금속의 원소), A- 금속 / 비금속 (일반적으로 이들은 13 번째 및 14 번째 원소 3A 또는 4A- 주기율표의 단주기 버전), X- 질소 또는 탄소. 생성 된 질화물 또는 탄화물은 일반 식 Mn + 1AXn (n은 1 내지 3)을 가지며, 육각형의 층상 구조를 가지므로, 물리적 특성의 다소 특별한 조합을 획득한다. 이 물질은 금속과 세라믹의 특성을 모두 가지고 있습니다. 특히, 그들은 높은 전기 및 열전도도를 가진다.온도의 급격한 변화 및 상당한 기계적 부하에 대한 내성. 이 가족의 자료는 1960 년대에 처음으로 수집되었지만 과학자들은 지난 10 년 동안 연구를 시작했습니다. 최근에, 화학적 또는 물리적 기상 증착, 스파크 플라즈마 소결 및 고온 아이소 스테 틱 프레싱 (hot isostatic pressing)과 같은 물질을 얻기위한 방법이 개발되었다. 재료는 종종 작은 샘플의 형태로 합성되기 때문에 재료를 대량으로 얻으려면 MAX 단계를 기반으로하는 별도의 기술 작업이 필요합니다. 이러한 목적을 위해, 분말 재료를 소결시키는 다양한 옵션이 사용되지만, 기존의 모든 방법은 너무 기술적으로 복잡하고 따라서 고가이거나 초기에 다공성 재료의 밀도를 증가시키기 위해 몇 개의 긴 단계를 필요로하며, 기술 과학 분야의 박사 후보자 인 Denis Kuznetsov가 이끄는 NUST MISIS 의 연구팀 은 고온 가열 용으로 유망한 재료 인 Ti 3 AlC 2 의 조성으로 단일 스테이지 MAX 상 합성의 새로운 방법을 제안했다 요소. 그것을 얻기 위해, 과학자들은 자기 전파 고온 합성과 압력 하에서 전단 변형의 조합을 사용했습니다. 연구팀은 또한 두 가지 압착 방법을 비교했다 : 압출 프레스, 특별한 형태로 파우더를 짜내는 것, 봉 모양의 요소 만들기, 압착 된 파우더를 단순히 가열하여 압착시켜 판으로 만드는 것. 가압 중 온도는 섭씨 1700도 였고 전체 공정은 약 20-25 초 지속되었습니다. 이 제안 된 접근법의 결과로 과학자들은 상당히 유사한 특성을 가진 두 가지 유형의 표본을 얻었다. 판과 봉 모두에서 밀도는 분말 재료에 비해 95 %를 초과했으며 Ti 3 AlC 2 함량은 67 ~ 82 % 범위였다. 동시에,이 방법의 기계적 및 물리적 파라미터는 압출에 의해 얻어진 샘플을 약간 상쇄합니다 : 압축 강도는 720 메가 파스칼이었고 압축을 통해 얻은 샘플은 641 메가 파스칼의 압축 강도만을 나타 냈습니다. 또한 시료의 영률은 198에 221 기가 파스칼, 압축 시료보다 22.1에 1도 열을 가하면 열전도도가 22.9 와트가되었습니다. 연구자들에 따르면, 제안 된 방법의 주된 장점은 단단한 재료를 빠르게 한 단계 만 얻음으로써 높은 온도와 긴 소결 시간을 필요로하지 않는다는 것입니다. 최종 물질의 MAX- 상분비는 상당히 높기 때문에 장래에 이러한 물질은 가열 요소 또는 전기 접점 코팅과 같은 고온 (약 섭씨 1500도)에서 작동하는 장치에 사용할 수 있습니다.

추가 정보 : 태양 광 발전소의 수명 연장을위한 질화 알루미늄 자세한 정보 : A. Poznyak 외, SHS 압출 및 압축 방법으로 얻은 Dense Ti 3 AlC 2 기반 재료, Ceramics International (2018). DOI : 10.1016 / j.ceramint.2018.10.101 제공 : 국립 과학 기술 대학교 MISIS

https://phys.org/news/2018-12-high-temperature-synthesis-pressure-combine-properties.html

.고압 하에서 3 차원 중성자 분극 분석

2018 년 12 월 20 일, 국립 재료 과학 연구소 고압에서 3D 중성자 분극을 분석하는 세계 최초의 성공 (왼쪽) 3 차원 중성자 분극 분석을 위해 개발 된 완전 비자 성 하이브리드 앤빌 셀. (우) 고압 하에서 강유전성 및 다작 유성 물질로 변화하는 것으로 밝혀진 delafossite (CuFeO ₂ )에 적용된 온도 및 압력과 관련된 자성 및 유전 상 도표 : NIMS

NIMS, JAEA 및 Laue Langevin 연구소로 구성된 공동 연구 팀은 완전히 비자 성 물질로 구성된 고압 셀을 개발했습니다. 팀은 세포를 사용하여 몇 기가 파스칼의 매우 높은 압력에서 3 차원에서 중성자 분극을 분석하는 데 성공했다. 이 기술은 전자 스핀 배열의 상세한 분석에 적용 가능합니다. 이 팀은 또한 고압 하에서 나타나는 다중 유익 성 때문에 차세대 PC 메모리 재료로서의 잠재력을 가진 물질을 발견했다. 이 기술은 다양한 물질에서 전자 스핀 배열의 압력에 의해 유발 된 변화를 이해하고 스핀을 제어하여 새로운 물질을 개발하는 데 사용될 수 있습니다. 전자 스핀은 근본적으로 재료의 자기 적 특성을 결정합니다. 전자 스핀 제어에 초점을 맞춘 최근의 연구는 멀티 페 로이드 물질을 포함한 새로운 기능성 물질의 개발로 이어진다. 물질 중 스핀 배열을 관찰 할 수있는 중성자 회절 기술의 사용은 이러한 물질 개발 노력에 없어서는 안될 요소입니다. 3 차원 중성자 분극 분석은 3 차원 중성자 스핀 방향을 제어하면서 정확한 스핀 배열을 결정할 때 특히 효과적입니다. 그러나이 기술을 사용하려면 샘플에 특정한 중성자 스핀 편극도를 유지하기 위해 시료 물질을 완전히 비자 성 상태로 유지할 수있는 셀이 필요합니다. 기존의 고압 셀 자속을 발생시키는 자성 물질로 구성되어 있기 때문에이 분석에 사용하기에 부적합합니다. 이 연구에서 NIMS 주도 팀은 기존 자성 셀 재료를 다이아몬드 입자로 만든 비자 성 복합 재료로 대체 하여 완전히 비자 성 고압 셀을 개발했습니다 . 연구팀은 새로 개발 된 전지를 사용 하여 시료 물질에서 중성자 스핀 분극 의 정도를 감소시키지 않는다는 것을 확인했다 . 연구팀은 또한 비자 성 환경에서 정상 대기압에서 비 강자성 물질을 발견했지만 수십만 기압의 대기압 조건에서 강유전성 및 다중 적자 성 물질이되었다. 이 연구에서 개발 된 기술은 멀티 페 로이드 물질뿐만 아니라 기능이 스핀 배열과 밀접한 관련이있는 초전도 및 기타 기능성 물질 의 개발에도 적용될 수있다 .

더 자세히 살펴보기 : 세계 최초의 중성자 전송을 이용한 스핀 배열 관찰 자세한 정보 : Noriki Terada 외, 멀티 피로 델라 포 사이트 페라이트에 대한 고압 하에서 구형 중성자 편광계, Nature Communications (2018). DOI : 10.1038 / s41467-018-06737-6 저널 참고 자료 : Nature Communications 제공 : 국립 재료 과학 연구소

https://phys.org/news/2018-12-d-neutron-polarization-high-pressure.html

.나노 입자의 결함은 깨끗한 연소 연료 인 수소 생산을 촉진합니다

2018 년 12 월 20 일 싱가포르 과학 기술 연구기구 (A * STAR), 싱가포르, 같은 양의 황과 셀레늄을 함유하고 일부 황 원자가없는 레늄 기반의 나노 입자 (오른쪽 아래)가 가장 효과적인 전극 촉매로 판명되었다. 크레디트 : American Chemical Society.

수소 가스의 생산을 가속화시키는 나노 물질은 A * STAR와 NTU 연구원에 의해 만들어졌다. 이 작업은이 깨끗한 연료를 만들기위한보다 효율적인 기술을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 수소가 연소 되면 부산물 로서 물만 생산되므로 자동차 및 기타 에너지 응용 분야에 적합한 깨끗한 연료가됩니다. 그러나 세계의 대부분의 수소는 현재 온실 가스 이산화탄소를 대량으로 배출하는 과정에서 화석 연료를 사용하여 생산됩니다. 따라서 연구원들은 재생 가능 에너지 원에 의해 생성 된 전기를 이용하여 물을 분쇄함으로써 수소를 생산하고자한다. 이러한 전기 분해 시스템은 전형적으로 수소 생성 을 가속화 시키고 수소 발생 반응을 일으키는 데 필요한 전기량을 줄이는 촉매를 포함하는 전극을 사용 합니다. 물 분해에 관련된 두 반응 중 하나입니다. 이제 난양 기술 대학교의 Hua Zhang 그룹과 함께 일하는 A * STAR 화학 및 공학 과학 연구소의 Yonghua Du는 레늄 설파이드 셀레늄을 기반으로 한 나노 물질의 촉매 능력을 조사했다. 연구진은 황 과 셀레늄 의 버클 층 사이에 레늄 원자의 지그재그 체인을 포함하는 단계에 집중했다 . 그들은 원자 층 사이에 리튬을 삽입하기 위해 화학 시약을 사용했습니다. 물을 넣으면 2 나노 미터 크기의 물방울이 생겨났습니다. 연구진은 다양한 비율의 황과 셀레늄을 함유 한 나노 입자를 시험했다. 동량의 황과 셀레늄을 함유 한 물질은 최상의 촉매 성능을 가지므로 수소 진화 반응을 촉매하는 가장 낮은 전압이 필요합니다. 이 특정 물질은 또한 매우 안정적이어서 20,000 회 시험 사이클 후에도 성능 손실이 무시할 정도입니다. Du의 연구팀은이 촉매 활동의 기원을 이해하기 위해 나노 입자의 원자 배치를 연구하기 위해 X 선 흡수 분광기를 사용했다. 연구진은 나노 입자를 만드는 과정에서 물질의 구조에서 황 원자를 제거함으로써 결함을 만들 수 있음을 발견했다. Zhang의 연구팀은 추가 실험과 이론적 인 계산을 수행하여 이러한 결함이 누락 된 황의 위치 옆에있는 레늄 원자에 전하를 쌓아줌으로써 나노 입자의 촉매 활성을 향상 시킨다는 것을 보여 주었다. "결함 공학은 전기 촉매 수소 진화 반응을 위한 촉매의 활성을 향상시키는 가장 효과적인 방법 중 하나 인 것으로 입증되었으며 , X 선 흡수 분광법은 나노 물질 의 결함을 푸는 핵심 기술입니다 . 연구진은 촉매 활성을 이해하는 이러한 접근법이 다른 고성능 전기 촉매의 설계 및 합성에 도움이되어야한다고 말한다.

추가 정보 탐색 : 수소 발생 반응에서 촉매의 올바른 균형 찾기 추가 정보 : Zhuangchai Lai et al. 고효율 전기 촉매 수소 발생 반응을위한 1T '상 ReS2xSe2 (1-x) (x = 0-1) 나노 도트 준비 , 미국 화학 학회지 (2018). DOI : 10.1021 / jacs.8b04513 저널 참조 : American Chemical Society 저널 제공 기관 : 싱가포르 과학 기술 연구원 (A * STAR), 싱가포르

https://phys.org/news/2018-12-defects-nanoparticles-production-hydrogen-clean-burning.html

.효소의 고정되지 않은 모험 : 결정질 단백질 열역학

2018 년 12 월 21 일, 오사카 대학 , HAG 방법 (A) 및 구리 아민 산화 효소 (B)의 촉매 중간체의 온도 의존성 평형 변화를 사용하여 장착 된 비 - 미소 결정 (non-cryocooled crystal). 학점 : 오사카 대학

효소 - 단백질로 만들어진 생체 촉매는 생명체의 반응과 과정을 촉매하는 중요한 분자입니다. 따라서 우리의 지식을 넓히고 과학 및 의학 발전에 기여하는 데있어 구조와 반응 메커니즘을 지속적으로 이해하는 것이 중요합니다. 단백질 결정 이 X 선 빔에 노출되어 분석 할 수있는 특정 회절 패턴을 생성하는 X 선 결정학 은 단백질 구조 결정에 가장 널리 사용되는 기술입니다 . X 선 결정학에서의 데이터 수집은 대개 100 K에서 극저온 가스 흐름 아래에 결정을 놓는 것을 포함합니다. 그러나, 극저온 조건은 일반적으로 단백질 결정의 입체 구조 변화에 대한 열역학적 분석을 허용하지 않는다. Osaka University, Osaka Medical College, Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI), RIKEN 연구진은 비극온 기술을 사용하여 구리 아민 산화 효소의 촉매 반응 동안 구조 변화의 세부 사항을보고했다. 그들의 발견은 PNAS 에 발표되었다.. 이 연구는 JASRI에서 싱크로트론 시설 SPring-8에서 개발 한 "습기있는 공기 및 접착제 코팅 (HAG)"방법을 사용했습니다. 극저온 냉각 대신에, 고정되지 않은 단백질 결정을 수용성 중합체로 코팅하고, 정밀하게 조절 된 온도의 습한 질소 가스 스트림하에 두었다. 이것은 특정 온도에서 산화 환원 보조 인자 (촉매 반응의 필수 구성 요소)의 구조적으로 별개의 구조 사이의 평형을 평가할 수있을 정도로 거의 노출되지 않은 결정을 팀이 안정하게 유지하도록 허용했습니다. "우리가 달성 할 수 있었던 정확한 온도 조절의 결과로, 우리는 효소의 결정체 열역학적 분석에 성공한 첫 번째 사례를 보여 주었다"고 연구자 Toshihide Okadaima는 말했다. "결정 학적 측정을 기반으로 한 열역학적 분석은 솔루션 연구에서 얻은 데이터보다 구조적 변화를 더 정확하게 나타내므로 우리의 이해에 더 가치가 있습니다." 또한, 얻어진 열역학 파라미터는 세포 내의 세포질에서와 유사한 거동을 보였다. 따라서 HAG 조건은 생리 조건에 유용한 모델을 제공 할 수 있다고 생각됩니다. 주변 온도 에서 사용하기위한 다양한 다른 결정 학적 기술이보고되었다 . 그러나 특수 X- 레이 프리 레이저가 필요합니다. "온도 제어 HAG 방법을 사용하여 표준 X 선 빔을 사용하여 입체 정보를 얻을 수 있음을 입증했습니다."라고 Okajima는 설명합니다. "기술의 접근 가능성과 열역학 정보를 제공 할 수있는 가능성이 현재의 결정 학적 접근법에 중요한 추가 요소가 될 것으로 기대합니다." 추가 정보 : 전자 결정학은 작은 결정에서만 X 선 결정학과 함께 작동하는 것으로 나타났습니다.

더 자세한 정보 : Takeshi Murakawa 등, 박테리아 구리 아민 산화 효소의 topaquinone cofactor의 구조적 변화에 대한 crystallo 열역학적 해석 , 국립 과학원 학술회 논문집 (2018). DOI : 10.1073 / pnas.1811837116 저널 참조 : 국립 과학 아카데미 회보 제공 : 오사카 대학

https://phys.org/news/2018-12-enzyme-unfrozen-adventure-crystallo-protein.html

.과학자들은 정확히 쌍을 이루도록 단백질을 프로그램합니다

2018 년 12 월 19 일, 워싱턴 대학교 , 실험실에서 설계된 단백질은 이제 DNA 분자가 압축되어 이중 나선을 형성하는 것과 같은 방식으로 함께 지퍼를 만들 수 있습니다. 이 기술은 잠재적으로 질병을 진단하고 치료하는 데 도움이 될 수있는 단백질 나노 기계의 설계를 가능하게 할 수 있으며, 세포의보다 정확한 조작을 허용하고 다양한 다른 작업을 수행 할 수 있습니다. 이 기술은 단백질 기계가 상호 작용하는 방식을 제어 할 수있는 정밀하고 프로그램 가능한 방법을 과학자들에게 제공합니다. 신용 : 단백질 디자인 연구소

단백질은 이제 DNA 분자가 두 개의 나선을 형성하기 위해 압축하는 것과 같은 방식으로 함께 실험실에서 디자인되었습니다. 워싱턴 대학 의과 대학 과학자들이 개발 한이 기술은 질병을 진단하고 치료하는 데 도움이 될 수있는 단백질 나노 기계의 설계를 가능하게하고 세포의보다 정밀한 엔지니어링을 허용하고 다양한 다른 업무를 수행 할 수있게한다. "모든 기계가 작동하려면 부품이 정확하게 결합되어야합니다."라고이 신문의 수석 저자이자 생화학을 전공 한 UW 대학원생 인 Zibo Chen이 말했다. "이 기술은 단백질을 디자인 할 수있게하여 단백질을 원하는대로 정확하게 합성 할 수있게합니다." 이 연구는 University of Washington School of Medicine의 생화학 교수 인 David Baker와 하워드 휴즈 의학 연구소 (Howard Hughes Medical Institute)의 연구원이 이끄는 UW Medicine의 Protein Design 연구소에서 수행되었습니다. 연구진은 Nature 지 12 월 19 일호에 발표 한 연구 결과를 발표했다 . 과거에는 생 분자 나노 기계 설계에 관심이있는 연구자들이 종종 DNA를 주요 구성 요소로 사용했습니다. 이것은 DNA 가닥이 함께 모여 DNA의 이중 나선을 만들기 위해 수소 결합을 형성하기 때문입니다. 그러나 그 서열이 상보적인 경우에만 가능합니다. 연구팀 은 DNA의 동일한 화학적 언어를 사용하여 서로 정확하게 쌍을 이루는 상보 적 단백질을 생산하는 새로운 단백질 디자인 알고리즘을 개발 했다. "이것은 최초의 돌파구"라고 Chen은 말했다. "우리가하고있는 일은 이들 수소 결합 네트워크를 계산적으로 설계하여 각 단백질 쌍이 고유 한 상보 적 서열을 갖도록하는 것입니다. 이들이 서로 만나고 다른 쌍의 단백질과 교차 반응을 일으키지 않는 유일한 방법이 있습니다."

"에너지를 만들거나 독성 폐기물을 제거 하거나 암을 공격 하는 면역 세포 를 만드는 공학 박테리아 이건간에, 새로운 일을 할 수있는 공학 세포는 의학 및 생명 공학의 미래이다 ."라고 스콧 보이켄 (Scott Boyken) 박사 는 말했다 . 단백질 디자인 연구소. "이 기술은 과학자들에게 단백질 기계가 어떻게 상호 작용 하는지를 제어 할 수있는 정밀하고 프로그램 가능한 방법을 제공하며, 이러한 새로운 과제를 달성하기위한 핵심 단계입니다. 우리는 단백질 나노 물질 디자인의 주요 문을 열었습니다." 그들의 연구에서 연구자 들은 Rosetta 라 불리는 Baker 연구소에서 개발 된 컴퓨터 프로그램을 사용했습니다 . 이 프로그램은 아미노산 체인이 취할 형태가 체인의 아미노산과 체인이 잠겨있는 유체 사이의 인력과 반발력에 의해 유도된다는 사실을 이용합니다. 체인이 가장 낮은 전체 에너지 수준을 달성 할 수 있도록 이들 힘을 가장 잘 균형 잡힌 형태를 계산함으로써 프로그램은 주어진 아미노산 사슬 이 취할 가능성이 있는 모양을 예측할 수 있습니다.

더 자세히 살펴보기 : 처음부터 설계 및 제작 된 자체 조립 단백질 필라멘트 자세한 정보 : 직교 단백질 이종이 량체의 프로그램 가능 설계, Nature (2018). DOI : 10.1038 / s41586-018-0802-y , https://www.nature.com/articles/s41586-018-0802-y 저널 참조 : 자연 :에 의해 제공 워싱턴 대학

https://phys.org/news/2018-12-scientists-proteins-pair.html