터널링 나노 튜브 (TNTs)의 구조가 세포의 개념에 도전 할 때

.폭설에 갇힌 영국

(런던 로이터=연합뉴스) 영국 맨체스터 인근 알트링캠 마을에 30일(현지시간) 폭설이 내려 도로와 차량이 온통 눈에 뒤덮인 가운데 주민 두 사람이 거센 눈발을 맞으며 힘겹게 걸어가고 있다. 현지 언론은 이날 갑자기 찾아온 한파와 눈으로 곳곳에서 교통 차질이 빚어지고 학교 수백 곳이 문을 닫는 등 영국 전체가 움츠러들었다고 전했다. ymarshal@yna.co.kr

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해바라기 - 내마음의 보석상자

.새로운 재료가 분리 된 성격을 나타냄

2019 년 2 월 1 일, California Institute of Technology의 Robert Perkins 새로운 재료가 분리 된 성격을 나타냄 건축 자재는 고장이 날 때까지 스트레칭하여 강도를 테스트합니다. 크레딧 : Greer Group / Caltech

Julia Greer 교수는 Caltech의 공학 및 응용 과학부의 재료 과학, 기계 및 의학 공학과 교수로, 격자 또는 임의의 것과 같이 주기적 일 수있는 정교한 구조로 배열 된 마이크로 및 나노 크기 빌딩 블록으로 된 재료를 만듭니다. . "건축 자재"로 묘사 된 경우 때때로 예외적 인 특성을 나타냅니다. 예를 들어, Greer는 거품과 같은 복구 기능을 갖춘 세라믹을 만들었습니다. 압축 후에 가볍게 튀어 오를 수있는 초경량 프레임과 기계적으로 견고한 배터리를 만들었습니다. Greer는 싱가포르의 고성능 컴퓨팅 연구소의 Yong-Wei Zhang과 협력하여 건축 자재의 오류 (압축되거나 늘어날 때 파손되는 지점)가 고전적인 연속체 메커니즘을 사용하여 설명 될 수 있다고 결정했습니다. 개별 (또는 "이산") 입자가 아닌 연속 질량의 물질. 이 발견은 개별 입자와 단일 집단으로 생각할 수 있다는 점에서 이러한 물질의 본질에 대한 이중성을 의미합니다. Greer와 Zhang의 발견은 12 월 13 일 Advanced Functional Materials 저널에 발표 된 논문에서 발표되었습니다 . 건축 자재는 종종 비정상적인 특성 때문에 엔지니어에게 흥미 롭지 만, 그들의 행동은 예측하기 어려울 수 있습니다. 그들이 실험실에서 만들어지고 테스트 될 때까지 그들이 스트레스에 어떻게 반응 할 것인지를 아는 것은 불가능합니다. 연구자들은 새로운 격자 구조를 꿈꾼 다음에 그 구조가 얼마나 강한지를 알기 위해 부수고 뻗을 것입니다. 이 프로세스로 인해 흥미로운 사실이 발견되었지만 실제 건물을 만들기 전에 주어진 격자가 어떻게 압력을 받아 작동하는지 예측할 수 있으므로 엔지니어가 특수 목적의 재료를 더 쉽게 만들 수 있습니다.

이 연구에서 테스트 된 건축 자재의 근접. 크레딧 : Greer Group / Caltech

팀은 50 나노 미터 두께의 중공 산화 알루미늄 빔 격자를 제작 한 다음 "실패"테스트를 실시했습니다. 격자를 긴장 상태로 놓고 언제 깨 졌는지 기록했습니다. 테스트 결과,이 물질은 현재까지보고 된 다른 물질보다 4 배나 높은 강도를 지닌 밀도 또는 "비중"을 가지고 있음이 나타났습니다. 중요한 것은 실패 테스트를 통해 팀이 건축 자재가 일반적으로 실패하는 방식에 대한 이론을 수립 할 수 있었다는 것입니다. "이 새로운 분석을 통해 매우 낮은 무게를 유지하면서 손상과 찢어짐에 특히 강한 신소재 설계에 대한 매우 강력한 접근 방식을 얻을 수있었습니다."Greer 말한다. 재료가 실패하는 시점과 방법을 이해하는 것이 실 패한 응용 분야에서 유용 할 때 중요합니다. 그러한 정보는 아직 생산되지 않은 물질보다 더 가볍고 강한 새로운 물질의 생성을 허용하며, 이는 단순하고 예측 가능한 방법으로 실패 할 것입니다. 대조적으로, 많은 기존의 (즉, 비 건축 된) 재료는 갑자기 그리고 예기하고 설명하기 어려울 수있는 방식으로 실패합니다. 이 논문의 제목은 "건축 재료의 이산 연속 연속성 : 결함, 결함 및 파괴"입니다. 추가 정보 : 주문 제작 재료 : 엔지니어가 나노에 집중하여 강력하고 가벼운 재료를 만듭니다.

자세한 정보 : Arturo J. Mateos 외. 건축 재료의 이산 연속 연속성 : 결함, 결함 및 파괴, 고급 기능성 재료 (2018). DOI : 10.1002 / adfm.201806772 저널 참조 : 고급 기능성 재료 :에 의해 제공 캘리포니아 기술 연구소

https://phys.org/news/2019-02-materials-personality.html

.새로운 유형의 맵은 세포 재 프로그래밍에서 점들을 연결합니다

2019 년 2 월 1 일, MIT와 하버드의 Broad Institute에서 Eric Bender에 의해 새로운 유형의 맵은 세포 재 프로그래밍에서 점들을 연결합니다. 마우스 fibroblasts (오른쪽 아래)에서 줄기 모양의 세포 (왼쪽 상단)까지 iPS 세포 리 프로그래밍 과정의 Waddington-OT 시각화. 신용 : Schiebinger G, Shu J, Tabaka M, Cleary B, 외. 셀 2019

오래된 수학적 방법의 새로운 사용법은 거대 단일 세포 RNA 시퀀싱 실험을 분석하여 세포가 한 상태에서 다른 상태로 어떻게 이동하는지 탐색합니다. 단일 세포 RNA 시퀀싱 (scRNA-seq)은 개별 세포가 주어진 순간에 어떤 유전자를 발현 하는지를 보여 주며 시간이 지남에 따라 세포가 어떻게 발달되는지에 대한 엄청난 양의 데이터를 전달할 수 있습니다. 그러나 scRNA-seq는 세포를 파괴하므로 과학자들은 세포가 한 상태에서 다른 상태로 이동할 때 정확하게 경로를 추적 할 수 없습니다. 결과적으로 우리가 알지 못하는 많은 것들이 있습니다. 예를 들어, 정상적인 배아 발달 과정에서 세포가 어떻게 변이되는지, 또는 성숙한 세포에서 줄기 세포와 같은 상태로 세포가 재 프로그램되는지 등입니다. 이러한 지식 격차를 메우기 위해 광범위한 과학자들은 Waddington-OT라는 프레임 워크를 만들기 위해 "최적의 전송"이라는 강력한 수학적 방법을 활용했습니다. 그들은이 방법을 사용하여 줄기 세포 재 프로그래밍에 대한 대규모 scRNA-seq 시간 경과 연구에서 한 집단에서 다른 집단으로 어떻게 전이하는지 예측했습니다. 이 작품은 새로운 분석 능력과 생물학 공동체에 대한 개발 데이터의 광대 한 풍부함을 제공합니다. "발달 생물학에서 우리는 발달 단계마다 세포의 기원과 운명을 이해하고 그러한 운명을 통제하는 규제 프로그램을 인식 할 수 있기를 원합니다."라고 Broad core institute 회원이자 Klarman Cell의 박사후 연구원 인 Geoffrey Schiebinger가 말했다. Aviv Regev 관측소 원장 "데이터의 스냅 샷을 동영상에 결합하여 최적의 전송은 개발 프로세스의 미세 세부 사항이 어떻게 전개되는지 밝혀줍니다." Schiebinger는 Broad Institute의 사장 겸 창립 이사 인 Eric Lander의 박사후 연구원 인 Jian Shu와 함께 Cell 에서 발표 한 논문의 공동 저자 중 한 사람입니다 . Regev 연구소 박사후 연구원 Marcin Tabaka; Lander and Regev 연구실 대학원생 Brian Cleary. "이전에는 재 프로그램 과정을 위한 대규모 scRNA-seq 로드맵이 없었습니다 ."수 슈 연구소 (Shu)는 화이트 헤드 연구소 (Whitehead Institute)의 생물 학자 루돌프 재 네이 쉬 (Rudolf Jaenisch) 와도 협력합니다. "이제 우리는이 재 프로그래밍 프로세스를 분석 할 수있는 새로운 방법과 프로세스의 첫 번째 고해상도 실험 데이터라는 두 가지 리소스를 제공하고 있습니다." "단일 세포 RNA 시퀀싱은 매우 강력합니다. 전례없는 양의 세부 사항으로 인해 발달 과정과 시간의 고해상도에 대해 밝힐 수 있습니다."라고 Regev는 말했습니다. "모든 것을 이해하는 것은 처음부터 새로운 수학적 접근법을 만들어야 할뿐만 아니라 새로운 방식으로 과거의 수학적 혁신을 어떻게 적용 할 수 있는지 다시 살펴볼 필요가 있습니다." "최적의"경로 찾기

https://youtu.be/aio1lAE-h_I

Geoff Schiebinger는 18 세기 수학이 어떻게 생물학에서 새로운 통찰력을 도출 하는지를 설명합니다. 신용 : MIT와 하버드의 광범위한 연구소

세포가 어떻게 특정 계통으로 이동하는지에 대한 고전적인 은유는 1957 년 영국의 생물 학자 CH Waddington에 의해 제안 된 "후성 유전학"이다. 세포는 능선과 계곡이있는 스키장 아래로 구슬처럼 굴러 간다. 그러나 Waddington의 은유는 성숙한 세포 그룹이 취할 수있는 가능성있는 경로를 추적하지 않습니다. 사면 꼭대기의 어떤 세포가 각 계곡의 세포를 생성합니까? "우리가 볼 수있는 것은 한 시점에 존재하는 세포와 그 다음 시점에 존재하는 세포입니다."Schiebinger는 매사추세츠 공과 대학 통계 센터의 Philippe Rigollet 박사후 연구원이며, 또한 Lander와 긴밀하게 협력합니다. "처음에는 존재하는 세포를 마지막 세포와 연결시키는 많은 방법이 있습니다." 연결을 예측하기 위해 Schiebinger, Tabaka, Cleary 및 동료들은 최적의 운송 수단으로 변했습니다. 이 수학적 기법은 1780 년대 프랑스의 수학자 인 가스 파드 몽지 (Gaspard Monge)가 요새화를 구축하는 동안 군인들이 먼지를 옮길 수있는 가장 효율적인 방법을 계산하기 위해 처음으로 조사되었습니다. 나폴레옹은 이집트에서의 캠페인 중이 방법을 사용했다. Schiebinger와 그의 동료들은 세포가 어떻게 그들에게 최적의 발달 경로를 발견 하는지를보기 위해 그것을 사용할 수 있다고 추론했다. 방정식에 세포 성장과 죽음을 통합함으로써, 과학자들은 Waddington-OT 프레임 워크를 만들기 위해 생물학을위한 최적의 수송을 채택했다. "데이터의 가능한 가장 단순한 설명을 찾습니다."라고 Schiebinger가 말했습니다. "우리가 알고있는 한, 이것은 생물학에서 최적의 수송을 처음 적용한 것일 수 있습니다." 시계 추적 시간대 Shu 등 연구진은 Waddington-OT를 성숙한 세포,이 경우 마우스 섬유 아세포가 유도 된 다 능성 줄기 세포 (iPSC)로 재 프로그램되는 과정을 추적 한 대규모 scRNA-seq 연구에 적용했다. 이 연구에는 두 가지 별도의 재 프로그래밍 실험이 포함되었습니다. 처음에 팀은 16 일 동안 48 시간마다 샘플을 수집하여 약 65,000 개의 scRNA-seq 유전자 발현 프로파일을 생성했습니다. 이것이 유망한 결과를 얻었을 때 슈와 그의 공동 연구자들은 18 일 동안 더 긴 기간 동안 매 12 시간마다 샘플링하는 두 번째 초 고밀도 시간 코스를 수집했습니다. 전반적으로, 그들은 그 종류의 가장 큰 연구에 의해 315,000 이상의 프로파일을 수집했습니다. 새로운 유형의 맵은 세포 재 프로그래밍에서 점들을 연결합니다.

와 딩턴의 "후성적 인 풍경". (제공 : Waddington, CH. Credit : 1957 년 유전자의 전략

연구진은 결과 데이터 세트에 Waddington-OT를 적용하여 세포 재 프로그램이 과학자가 이전에 알고 있었던 것보다 훨씬 광범위한 발달 프로그램 및 상태 변화를 유발한다는 것을 발견했습니다. 예를 들어 1 일 반 동안 재 프로그램 과정을 거치면서 세포들은 두 가지 주요 그룹으로 나뉘는 것을 보았습니다. 하나는 간질 유사 세포 (지지 구조 세포 및 결합 세포)를 생성시키는 세포 였고 다른 하나는 소위 간질 세포 간엽 상피 전이를 일으켜 iPSCs, 뉴런 및 태반 세포와 유사한 세포를 생성시켰다. 또한 그들은 초기의 운명이 반드시 고정되어있는 것은 아니라는 것을 알았습니다. 주요 그룹 중 하나에서 개발을 시작한 일부 세포는 나중에 다른 그룹으로 옮겨갔습니다. Waddington-OT는 또한 여러 하위 단계가 번성하여 줄어들고 많은 세포 단계에서 게놈 수차를 밝혀내는 단계를 강조했다. 연구진은 Waddington-OT의 예측을 테스트하기 위해 후속 실험을 수행하여 재 프로그래밍 세포에 Obox6 및 GDF9라는 사이토 카인을 추가하는 것이 어떻게 재 프로그래밍 효율에 영향을 줄 수 있는지를 조사했다. Waddington-OT가 제안한 것처럼 두 화합물 모두 줄기 세포 증식을 강화 시켜서 프레임 워크가 재 프로그램 과정을 개선 할 기회를 나타낼 수 있음을 보여 주었다. 모든 사용자에 대한 전송 매핑 연구팀은 데이터와 다운로드 가능한 대화 형 Waddington-OT 뷰어를 연구 커뮤니티에서 자유롭게 사용할 수 있도록 만들고 있습니다. "시청자들은 시간 경과에 따라 세포의 자손을 시각화 한 다음 자손을 시각화 할 수 있으며, 이러한 궤적을 앞뒤로 가시화 할 수 있습니다. 누구든지 좋아하는 유전자를 입력하고 해당 유전자의 유전자 발현 패턴을 볼 수 있습니다. 그는 또한 "세포 증식이나 다른 과정과 같은 생물학적 경로의 시그널링을 위해 이것을 할 수있다"고 덧붙였다. Lander는 " 230 년 동안 축적 된 먼지를 재 배열하는 수학적 방법과 세포 를 연구하기위한 5 년 된 실험 방법을 결합하여 발달 생물학의 최전방을 탐구하는 방법을 제공하는 것이 매우 좋습니다.

추가 정보 : 이중 기능 단백질 스위치는 세포 재 프로그램의 효과를 향상시키기 위해 조정될 수 있습니다.

추가 정보 : Geoffrey Schiebinger 외. 단일 세포 유전자 발현의 최적 수송 분석은 세포 재조정 ( Cell) 에서 발달 궤적을 확인합니다 (2019). DOI : 10.1016 / j.cell.2019.01.006 저널 참조 : 셀 :에 의해 제공 MIT와 하버드 대학의 브로드 연구소

https://phys.org/news/2019-02-dots-cellular-reprogramming.html

.터널링 나노 튜브 (TNTs)의 구조가 세포의 개념에 도전 할 때

2019 년 2 월 1 일, 파스퇴르 연구소, 나노 튜브로 연결된 셀. 크레디트 : (C) Institut Pasteur

세포는 인간과 마찬가지로 서로 의사 소통합니다. 이를 통해 장기가 동기식으로 작동 할 수있게되어 놀라운 업무 범위를 수행 할 수 있습니다. 그러한 통신 수단 중 하나는 터널링 나노 튜브 (TNTs)를 통한 것이다. Nature Communications에 실린 기사에서 Chiara Zurzolo가 이끄는 Institut Pasteur의 연구진은 나노 튜브의 구조를 연구하기 위해 첨단 이미징 기술을 사용했으며 그 결과가 세포의 개념에 도전하고 있다고보고했습니다. 이름에서 알 수 있듯이 TNT는 두 개 이상의 셀을 연결하고 이온, 바이러스 및 전체 세포 소기관을 포함하여 여러 유형의화물을 수송 할 수있는 작은 터널입니다. 같은 팀의 이전 연구에 따르면 TNT가 알츠하이머 및 파킨슨 질환에 관여하는 병원성 아밀로이드 단백질의 세포 간 퍼짐에 관여한다는 사실이 밝혀졌다. 이로 인해 연구원들은 뇌에서 신경 퇴행성 질환의 확산을위한 주요 통로 역할을하며 따라서 이러한 난치병의 진행을 막는 새로운 치료 목표를 제시 할 수 있다고 제안했다. TNT는 또한 암 치료에 중요한 역할을하는 것으로 보입니다. 그러나 과학자들은 여전히 TNT에 대해 거의 알지 못하며, TNTs가 filopodia와 같은 다른 세포 돌출과 어떻게 관련되어 있는지, 심문 한 세포 단위의 교리 따라서 TNTs가 인체 건강과 질병에 엄청난 영향을 미칠 수 있으므로 이러한 작은 관형 연결에 대한 더 나은 이해가 필요합니다. 이 현안을 해결하는 것은 고전적인 현미경 기술에서 생존하지 못하는 이러한 구조의 취약하고 일시적인 특성으로 인해 매우 어려웠습니다. 이러한 장애물을 극복하기 위해 연구자들은 다양한 첨단 전자 현미경 접근법을 결합하고 동결 온도 이하에서 TNT를 이미징했습니다.

https://youtu.be/8gjHVtVBOkw

이 이미징 전략을 사용하여 TNT의 구조를 매우 자세하게 해독 할 수있었습니다. 구체적으로 말하자면 이전에 단일 연결로 표시된 대부분의 TNT는 사실 여러 개의 작은 개별 터널링 나노 튜브 (iTNT)로 구성되어 있습니다. 그들의 이미지는 또한 iTNT를 연결하는 얇은 와이어의 존재를 보여 주며, 이는 기계적 안정성을 높일 수 있습니다. 시간 경과 이미징을 사용하여 세포 기관의 수송을 보여줌으로써 iTNT의 기능을 입증합니다. 마지막으로, 연구원들은 TNT가 양쪽 끝에서 열려 있다는 것을 명확하게 식별 할 수 있도록 충분한 해상도로 3D 이미지를 생성하기 위해 FIB-SEM으로 알려진 현미경을 사용하여 두 세포 사이의 연속성을 만들었습니다. "이 발견은 개별 단위로서 세포의 교리에 도전한다. 셀 대 셀 통신 디코딩의 뉴스 단계 TNT의 해부학을 연구하는 데 사용 된 기존 도구의 이전 제한을 개선하고 피하는 이미징 워크 플로를 적용하여 연구원은 TNT의 첫 번째 구조 설명을 제공했습니다. 중요한 것은, 이것들은 이들이 알려진 세포 돌출과는 다른, 정의 된 구조를 가진 새로운 세포 기관이다. " 구조 의 설명은 그들의 형성과 관련된 메커니즘의 이해를 허용하고 두 연결된 세포 의 cytosol 사이에 직접 물질을 전송하는 그들의 기능의 더 나은 이해를 제공합니다 ."라고 Zurzolo는 말합니다. 또한, 이러한 섬세한 구조를 보존하는이 전략은 TNT가 다른 생리 학적 및 병리학 적 조건에서 역할하는 역할을 연구하는데 유용 할 것이다 이 작업은 TNT를 통한 세포 간 통신을 이해하는 데 필수적인 단계이며 생리 기능 및 바이러스, 박테리아 및 잘못 폴딩 된 단백질을 비롯한 병원균의 확산에 대한 역할에 대한 조사의 토대를 마련합니다. 추가 정보 : 뉴런 사이의 나노 튜브 터널링은 리소좀을 통한 파킨슨 병의 확산을 가능하게합니다.

더 자세한 정보 : Anna Sartori-Rupp 등, Correlative cryo-electron microscopy는 신경 세포에서 TNT의 구조를 밝혀냈다. Nature Communications (2019). DOI : 10.1038 / s41467-018-08178-7 저널 참고 자료 : Nature Communications 제공 : 파스퇴르 연구소

https://phys.org/news/2019-02-tunneling-nanotubes-tnts-concept-cell.html

.생물 의학 분석을위한 작은 방울 수집

2019 년 2 월 1 일, 홍콩 시립 대학교 생물 의학 분석을위한 작은 방울 수집

한 번의 재채기 나 기침으로 4 만개의 작은 물방울이 강제로 입과 코에서 공기 중으로 퍼집니다. 홍콩 City University (CityU)의 연구원은 최근 이러한 질병을 일으키는 박테리아를 탐지하고 질병의 확산을 예방하는 데 응용할 수있는 미세 방울을 수집하는 방법을 개발했습니다. CityU의 생물 의학과 조교 (Yao Xi) 박사에 의해 주도 된 " 미끄러운 표면 에서 의 물과 기름 방울의 방향성 펌핑"이라는 제목의이 연구 는 최근 국립 과학 아카데미 집행위원회 ( PNAS ) . 제어 된 방식으로 외력 이 없는 오일 및 수성 미세 액 적의 이동 은 수확 및 생물 의학 분석에 매우 유용 할 수 있습니다. 그러나 미세한 물방울은 매우 어렵습니다. "마이크로 미터 규모의 작은 물방울은 눈물 방울과 같은 큰 물체와는 매우 다른 성질을 가지고 있습니다. 작은 크기와 가벼운 무게는 보통의 중력 끌기가 움직이는 것을 의미하지 않습니다"라고 Yao 박사는 설명합니다. 미세 방울을 수집하기위한 다른 노력이있었습니다. 그러나 제어 된 방식으로이를 수행하거나 특정 방울로 단일 액 적을 이동시키는 것은 과학자에게는 여전히 어려운 과제였습니다. PlayPlay Seek 00:00 Current time00:06 Toggle Mute Volume Toggle Fullscreen 하이드로 젤 도트쪽으로 밀리미터 모양의 미세 입자를 보여주는 영상. 제공 : 홍콩 시티 대학교 & PNAS 곤충이 수면 위로 걸어 갈 수있게하는 힘 그러나 마이크로 방울을 운반하는 팀의 혁신적인 전략은 자연에서 관찰되는 모세관 현상을 이용하는 현상에 영감을 받았습니다. 모세관 력은 식물에서 물과 영양소를 운반 할 때 중요합니다. 일부 물 걷는 곤충은 또한 모세관 힘을 사용하여 물 표면 의 상단 과 해안으로 이동합니다. 모세관 현상은 표면 장력과 액체 분자와 튜브 사이의 접착력으로 인해 좁은 튜브 내에서 액체가 움직이는 현상입니다. 예를 들어, 돋보기 (magnifier)가있는 물 튜브를 검사하면 메 니스 커스 - 모세관 력으로 인해 튜브 표면 근처의 물의 윗면에 곡선이 나타납니다. 또한, 모세관 현상 은 중력과 같은 외부 힘의 도움없이 반대 방향으로 튜브 위로 액체를 들어 올리는 반월 상 연골에 작용할 수 있습니다. 실험실 내부에서 야오 박사 팀은 미끄러운 표면에서 미세 방울을 방향 적으로 운반하기 위해 모세관 력을 사용했습니다. 히드로 겔 미니 도트로 엠보싱 된 표면에 얇은 실리콘 오일 층을 주입하면 점 주위에 반원형이 형성됩니다. 때 표면 에어로졸 마이크로 소적으로 분무하고, 액 의한 모세관 력에 점을 향해 이동한다.

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2019/1-effectivelyc.mp4

에어로졸 물방울을 보여주는 비디오는 표면 피어싱 하이드로 겔 도트가 있거나없는 미끄러운 표면에 분무되었다. 제공 : 홍콩 시티 대학교 & PNAS

다른 액체에 적용 가능 이 전략에는 몇 가지 이점이 있습니다. Yao 박사 팀은 주입 된 기름과 섞이지 않는 물과 기름을 포함한 모든 액체 방울에 적용 할 수 있음을 발견했습니다. 모세관 힘 의 강도는 반 월경 길이에 의해 결정됩니다. 따라서 미세 방울의 유효 거리 범위를 추정 할 수 있습니다. 또한 움직임은 계속되고 채도의 위험이 없습니다. 방울이 유효 거리 범위 내에있는 한, 모든 물방울이 그에 따라 수집됩니다. 게다가, 이전의 시도와 달리이 전략은 운동의 메커니즘을 확인하는 데 도움이되는 단지 하나의 미세 방울로 잘 작동합니다. 액체 방울과 낮은 제조 비용, 제조 재료의 다양한 선택과 호환성 안개 컬렉션을 포함하여 실용화에 대한 길을 열 수있는 물 을 수확, 열교환 기, 미세 유체 역학 및 생의학 분석 또는 세균 사멸.

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2019/2-effectivelyc.mp4

미끄러운 수집 물 마이크로 방울에 대규모 하이드로 겔 점 배열을 보여주는 비디오. 제공 : 홍콩 시티 대학교 & PNAS

잠재적 인 생체 의학 응용 그들의 연구에서 Yao 박사 팀은 대장균이나 S.aureus 박테리아가 포함 된 물방울을 사용하여 잠재적 인 적용 가능성을 보여주었습니다. 연구팀은 하이드로 겔 도트에서 일단 수집되면 물방울에서 박테리아를 발견하는 것이 더 쉬웠다는 점을 발견했다. 야오 박사는 "밀폐 된 지역에서 질병을 유발하는 박테리아를 확인하는 데 도움이 될 수있는이 간단하면서도 강력한 기술을 적용 할 수 있습니다. 또는 더 멀리 나아가려면 수집 하이드로 겔 점에 살균제를 미리 주입하여 박테리아를 죽일 수 있다고 상상해보십시오. 인구 밀도가 높은 지역에서 전염병의 확산을 막는 것은 매우 실용적 일 것입니다. "

추가 정보 : 태양 광 펌프로 물방울을 신속하게 제어 더 많은 정보 : Jieke Jiang 외, 미끄러운 표면에서의 물과 기름 미세 방울의 방향 펌핑 , National Academy of Sciences (2019)의 절차. DOI : 10.1073 / pnas.1817172116 저널 참조 : 국립 과학 아카데미 회보 :에 의해 제공 홍콩 시립 대학

https://phys.org/news/2019-02-tiny-droplets-biomedical-analysis.html

.과학자들이 양자 비밀을 알아 내기 위해 오픈 액세스 양자 컴퓨터를 도용하다

2019 년 2 월 1 일, 시카고 대학교의 Louise Lerner, 연구원은 양자 역학의 기본 원리를 테스트하기 위해 개방형 양자 컴퓨터 인 IBM의 Quantum Experience를 사용했습니다. 크레딧 : IBM

양자 역학의 규칙은 원자와 분자가 우리 주변의 세계와 어떻게 다른지를 묘사합니다. 과학자들은 새로운 분자와 더 나은 기술을 개발할 수있는 방법을 찾는 데 필수적인 이러한 규칙을 조롱하는 방향으로 나아 갔지만 일부는 실험적 검증을 피할 정도로 복잡합니다. 오픈 액세스 양자 컴퓨터 의 출현과 함께 시카고 대학의 과학자들은 이러한 양자 원리 중 일부를 테스트하기 위해 매우 특이한 실험을 할 기회를 보았습니다. 1 월 31 일 Nature Communications Physics 에서 발표 된 그들의 연구는 본질적으로 양자 컴퓨터를 납치하여 분자 내의 전자의 양자 행동에 관한 근본적인 진실을 발견한다. "양자 컴퓨터는 근본적인 문제를 탐구하는 정말 흥미 진진한 영역이며 고전 컴퓨터로는 절대 건드리지 않는 양자 이론의 측면을 관찰 할 수 있습니다."라고 David Mazziotti 교수는 말했다. 파울리 배타 원리 (Pauli exclusion principle)라고 불리는 양자 역학의 한 가지 특별한 규칙은 두 전자가 동시에 공간에서 같은 위치를 차지할 수 없다는 것입니다. 많은 경우 분자의 전자는 위치에 대한 추가 제한을받습니다. 이것들은 일반화 된 Pauli 제약으로 알려져있다. "이 규칙은 모든 분자와 물질이 형성되는 방식을 알려줍니다"라고 마조 오티는 말했다. 이 연구에서 Mazziotti, Professor David Shuster와 대학원생 Scott Smart는 IBM의 Q Experience 컴퓨터가 3 전자 시스템에서 양자 상태를 무작위로 생성하고 전자가 가장 많이 위치하는 곳을 측정하도록하는 일련의 알고리즘을 만들었습니다. "일반화 된 Pauli 제약 조건이 사실이 아니라고 가정합시다.이 시나리오에서는 양자 상태의 약 절반이 위반을 나타냅니다."라고이 신문의 첫 번째 저자 인 Smart는 말합니다. 대신, 형성된 많은 양자 상태에서, 그들은 일반화 된 Pauli 구속의 위반이 양자 회로의 잡음과 일치하는 패턴에서는 매우 드물게 발생한다는 것을 발견했다. 그 결과는 강력한 실험 검증을 제공한다고 과학자들은 말했다. "가장 단순한 일반화 된 Pauli 제약 조건은 1970 년대 초반 IBM의 고전 컴퓨터에서 이론적으로 발견되었으므로 처음으로 IBM 양자 컴퓨터 에서 실험적으로 검증 될 수 있다는 점에 적합합니다 "라고 Mazziotti가 말했습니다. 이 발견은 대학에서의 양자 노력의 최전선에서 또 다른 돌파구가되었다. 최근의 노력에는 3 개의 실험실 양자 "텔레 포터 (teleporter)",보다 강력한 양자 센서를 향한 단계, 떠오르는 양자 컴퓨터를위한 알고리즘 개발을위한 협력이 포함됩니다. 공개 된 질문은 일반 Pauli 제약이 양자 기술을 향상 시키는데 어떻게 유용 할 수 있는지입니다. "양자 컴퓨터가 최대한의 잠재력을 발휘할 수 있도록보다 효율적인 오류 계산 체계와 함께보다 효율적인 양자 계산을 달성하는 데 잠재적으로 기여할 것입니다."라고 Mazziotti는 말했습니다. 추가 정보 : 양자 컴퓨터 활용의 첫 번째 증거

추가 정보 : Scott E. Smart et al. 양자 컴퓨터의 실험 데이터는 일반화 된 Pauli 제외 원칙 인 Communications Physics (2019)를 검증합니다 . DOI : 10.1038 / s42005-019-0110-3 저널 참고 자료 : Nature Communications 곁에 제공하는 : 시카고 대학

https://phys.org/news/2019-02-scientists-hijack-open-access-quantum-secrets.html