수소와 헬륨의 X 선 광전자 분광학

.청태산의 멋진 설경

나훈아의 '첫눈'

(횡성=연합뉴스) 조보희 기자 = 16일 강원도 횡성 청태산이 눈세상으로 변해 파란 하늘과 어우러져 탄성을 자아내게 하고 있다. 눈 구경하기 힘들던 올겨울에 반가운 눈이 내려 설경을 고대하던 등산객들에게 겨울 등산의 진미를 선사했다. 2019.2.16 jobo@yna.co.kr 

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A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)

B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0

 

.수소와 헬륨의 X 선 광전자 분광학

2019 년 2 월 12 일 미국 에너지 부 , X 선 빔은 (왼쪽) 수소와 (오른쪽) 헬륨에서 전자의 광 방출을 유도합니다. 학점 : 미국 에너지 부

처음으로 과학자들은 X 선으로 수소와 헬륨 원자의 진동 구조를 측정했습니다. 그 결과는 주기율표의 가장 가벼운 두 원소 인 수소와 헬륨의 X 선 광전자 분광법 (XPS) 스펙트럼을 얻는 것이 불가능하다는 오해를 반증합니다. 이것은 X 선에 의해 유도 된 이들 원소들로부터의 전자 방출 가능성이 낮기 때문인 것으로 생각된다. National Synchrotron Light Source-II의 비할 데없는 빔 밝기는 대기압에서 가스 원자와 충돌하는 광자의 확률을 크게 증가시킵니다. 빔라인을 사용하면 XPS를 사용하여 우주에서 가장 풍부한 두 요소를 직접 연구 할 수 있습니다. 또한이 작업은 재료 과학에서 가장 유용한 기술 중 하나 인 더 넓은 범위를 열어 XPS의 한계를 설명하는 데 도움이됩니다. X 선 광전자 분광법 (XPS)은 재료 과학에서 가장 강력한 기술 중 하나입니다. 그러나이 문헌은 우주, 수소 및 헬륨 에서 가장 가벼우면서도 가장 풍부한 두 요소를 연구하는 것은 XPS를 사용하는 것이 불가능하다는 주장으로 가득 차 있습니다. 이 연구는 국립 싱크로트론 광원 II와 같이 충분히 밝은 X 선원이 사용될 때 수소와 헬륨의 주변 압력 X 선 광전자 스펙트럼이 얻어 질 수 있음을 보여주었습니다. 헬륨 가스 의 경우 , 스펙트럼은 그 유일한 궤도로부터 대칭 피크를 나타낸다. 수소 가스 분자의 경우, 비대칭 피크가 관찰되며, 이것은 최종 상태의 상이한 가능한 진동 모드와 관련된다. 수소 분자 진동 구조는 H 2 1s 스펙트럼 에서 분명합니다 .

더 자세히 살펴보기 : 우주의 '재료'가 계속 변화합니다. 더 자세한 정보 : Jian-Qiang Zhong 외. 수소 및 헬륨의 싱크로트론 기반 주변 압력 X 선 광전자 분광학, Applied Physics Letters (2018) DOI : 10.1063 / 1.5022479 저널 참조 : Applied Physics Letters 제공 : 미국 에너지 부 

https://phys.org/news/2019-02-x-ray-photoelectron-spectroscopy-hydrogen-helium.html

 

 

.음경 발달은 고환과 테스토스테론 이상을 필요로합니다

2019 년 2 월 14 일, 공립 도서관 ,스테로이드 생성 세포를 보여주는 인간 태아 부신의 면역 형광 이미지. 크레딧 : Zoe Johnston

태아 음경의 적절한 개발은 고환의 테스토스테론뿐만 아니라 태반을 포함한 다른 조직에 의해 생성 된 두 번째 호르몬을 필요로한다고 Paul Fowler 대학의 오픈 액세스 저널 PLOS Biology 에서 2 월 14 일 출판 한 새로운 연구에 따르면 애버딘 (Aberdeen), 글래스고 대학교 (University of Glasgow)의 미셸 벨 링햄 (Michelle Bellingham), 영국, 프랑스, ​​스웨덴의 동료들과 함께했다. 결과는 이전에 알려지지 않은 외부 생식기의 남성화 경로를 보여 주며 태반 기능 장애가 남성 생식기 발달 장애와 관련이있는 이유를 설명 할 수 있습니다. 남성 태아의 개발 과정, 고환이 해제 테스토스테론 하는 스테로이드 호르몬 이 원시 구조가 오히려 여성의 클리토리스에보다, 음경으로 발전하도록 돕고, 생식기 결핵에 의해 (DHT) - 디 하이드로을 5α로 변환됩니다. 최근에 음경 발달은 DHT 생산에서 끝나지 만 고환에 의한 테스토스테론 생성에 의존하지 않는 대안 또는 "백도어" 경로 라고하는 두 번째 과정에 의존하는 것으로 나타났습니다 . 그러나 DHT 전구체의 출처를 포함하여이 백도어 경로의 세부 사항은 분명하지 않습니다. 이 경로에 대해 더 자세히 알기 위해 저자들은 음경 발달에서 가장 중요한 단계가 발생 하는 두 번째 삼 분기 동안 태아 혈장과 조직 의 다양한 스테로이드 수준을 측정하기 위해 질량 분석을 사용했습니다 . 또한 호르몬 합성에 관여하는 주요 효소의 다양한 조직에서 유전자 발현 수준 을 분석했다 . 연구팀은 DHT로 전환 될 수있는 백도로 (backdoor pathway)의 스테로이드 인 안드로 스테 론 (anrosterone)이 남성 태아 순환의 주요 안드로겐이었으며 안드로 스 테론과 테스토스테론의 양은 여성 태아 순환에서 더 낮았다. 그들은 또한 백도로 경로에 필요한 효소가 주로 간과 태반을 포함하는 비 생식 조직에 존재 함을 발견했다. androsterone은 프로게스테론으로 만들어 질 수 있기 때문에 태반 프로제스테론 또는 관련 화합물이 백도로 경로의 androsterone의 원천이 될 수 있다고 제안했다. 태아와 안드로 스테 론 수치의 성별 차이가 명확하지 않은 이유는 분명하지만, 저자는 안드로 스테 론을 DHT로 전환시키는 데 필요한 효소의 남성 생식기 결핵에서 높은 발현을 발견했습니다. 남성 생식기 결절이 나타나 테스토스테론과 안드로스톤을 모두 DHT로 전환시킬 수 있습니다. "우리의 결과는 수컷 태아의 남성화가 고환뿐만 아니라 다른 조직, 특히 태반에 달려 있다는 것을 보여줍니다."파울러와 벨 링햄은 말했다. "그들은 또한 태반 기능 부전의 장애로 인해 수면 장애 (hypospadias) 및 기타 남성 생식기의 성장 이상을 초래할 수있는 이유에 대한 설명을 제시합니다."

추가 탐구 : 삼보경의 성별 ID가 정확하지 않은 3D 초음파 자세한 정보 : O'Shaughnessy PJ, Antignac JP, Le Bizec B, Morvan ML, Svechnikov K, Söder O, 외. (2019) 인간 태아의 대안 (백도어) 안드로겐 생산 및 남성화. PLoS Biol 17 (2) : e3000002. doi.org/10.1371/journal.pbio.3000002 저널 참조 : PLoS Biology 제공 : 공공 도서관 공공 도서관

https://phys.org/news/2019-02-penis-testosterone.html

 

 

.태양 전지의 고속 감시가 재조합을 잡습니다

그림 1. 팁 - 동기화 시간 분해 정전 기력 현미경의 원리를 설명하는 개략도. 학점 : 오사카 대학

오사카 대학의 한 연구팀은 태양 전지판에 사용되는 나노 물질을 통해 빠른 전자가 방출되도록 현미경 이미지를 만드는 개선 된 방법을 개발했습니다. 적시에 장치에 레이저 빛을 적용함으로써이 그룹은 배율을 유지하면서 처음으로 나노 세컨드 시간 분해능을 달성했습니다. 이 작업은 제조 과정에서 비효율을 식별하고 제거함으로써 태양 전지판과 같은 장치의 광전지 재료의 품질을 향상시킬 수 있습니다. 감시 카메라는 유비쿼터스이며 도둑을 잡으려고 할 때 경찰에게 매우 귀중합니다. 그러나 1 분당 하나의 동영상 프레임 만 기록하는 카메라는 60 초 이내에 도망 칠 수있는 빠른 강도를 파악하는 데 쓸모가 없습니다. 태양 전지판은 전자가 높은 에너지 레벨로 여기 될 때 태양의 힘을 이용하여 공백 또는 "구멍"을 남깁니다. 그러나 전자가 전극에 도달하기 전에 구멍과 재결합하면 수확 된 에너지가 손실되어 장치의 효율을 크게 떨어 뜨립니다. 현재 이용 가능한 현미경 검사법은 너무 느리기 때문에 행동에있는 악령을 잡을 수 없습니다. 그래서 오사카 팀은 정전기력 현미경 (EFM)을 사용했습니다.이 장치에서는 작고 진동하는 캔틸레버 팁이 그 아래로 지나가는 전하에 민감하게 반응합니다. EFM은 여전히 ​​전자와 정공을 보는 것이 너무 느리다. 그러나 중요한 혁신은 캔틸레버 진동의 동일한 지점에서 샘플을 치는 동기화 된 레이저 펄스 를 적용하는 것이었다 . 사이클 시작과 레이저 펄스 사이 의 지연 시간 을 변경하여 300 나노초의 빠른 프레임으로 영화를 만들 수있었습니다. "이것은 누군가가 배율을 희생시키지 않고 나노 초 시간 분해능을 결합 할 수 있었던 것은 이번이 처음이다."라고 주 저자 인 Kento Araki는 말했다. 

 

그림 2. 이중층 유기 광전지 박막의 시간 분해 정전 기력 현미경 이미지. 프레임 단계는 300ns입니다. 이 영화는 오버 레이어에서 생성 된 전하가 소멸되고 오버레이 레이어의 가장자리에있는 계곡이 펄스 광 여기 후 시간 진화로 나타나는 것을 분명하게 나타냅니다. 학점 : 오사카 대학

연구원이 "범죄 현장"을 조사했을 때 재조합 비디오 증거를 얻을 수있었습니다. 이 방법은 재조합으로 인한 에너지 손실을 줄임으로써 보다 효율적인 태양 전지 패널 을 설계하는 데 매우 유용 할 수 있습니다 . 수석 연구원 인 마츠모토 타쿠야 (Takuya Matsumoto)는 "이 연구는 빛의 활성화에 의존하는 촉매 나 배터리 연구에 잠재적으로 유용하다"고 말했다. "펄스 레이저 여기와 함께 팁 동기 전하 생성을 이용한 시간 분해 정전 기력 현미경"은 Communications Physics 에 발표되었다 . 추가 정보 : 전자 구멍 관리를 통한 전하 흐름 제어 자세한 정보 : Kento Araki 외. 펄스 레이저 여기가있는 팁 동기 전하 생성을 이용한 시간 분해 정전 기력 현미경, Communications Physics (2019). DOI : 10.1038 / s42005-019-0108-x 저널 참조 : 통신 물리학 :에 의해 제공 오사카 대학

https://phys.org/news/2019-02-high-speed-surveillance-solar-cells-recombination.html

 

 

.표면의 문제는 작은 거품의 물결로 시작됩니다

019 년 2 월 12 일, 압둘라 과학 기술 대학교 , 물방울이 코팅 된 슬라이드에 충돌 한 후 처음 몇 마이크로 초의 이미지는 첫 번째 접촉 위치에서 미세 기포가 형성되고 방울이 퍼지면서 더 큰 기포로 합쳐지는 모습을 보여줍니다. 참고 문헌 1에서 크리에이티브 커먼즈 저작자 표시 라이선스 3.0에 따라 재현되었습니다. 크레디트 : KAUST

Sigurdur Thoroddsen과 그의 Ph.D.가 이끄는 팀에 의해 방울 파생 코팅의 성능을 저해 할 수있는 기포 파괴가 발견되었습니다. KAUST의 학생 케네 쓰 랭글리. 고체 표면 에 물방울 이 뿌려 지면 물방울이 어떻게되는지 이해하면 일반 스프레이 페인팅에서부터 잉크젯 인쇄 회로에 이르는 응용 분야 에 중요합니다 . 한 가지 어려움은 초기 접촉시 방울 아래에 갇힌 에어 쿠션 에서 발생합니다 . 몇 초 내에이 가스는 압축되어 액 적이 반발하거나 목표물에 잘 붙지 않게됩니다. 초당 5 백만 개의 프레임을 촬영하는 카메라에서 팀의 이미지는 물방울이 수 나노 미터 떨어져있는 표면을 완전히 평평하게 만들 때 미세 기포의 두꺼운 끈이 어떻게 나타나는지 보여줍니다. "방울들이 퍼지기 시작하자마자 마이크로 버블이 나왔다. 우리가 예상 한 것이 아니었다."라고 랭글리는 말한다. "이러한 기포가 형성되는 속도는 놀랍습니다. 핵 생성이 끝나면 마이크로 초 또는 그 이하의 시간 안에 최종 크기로 성장합니다." 연구원들은 미세 기포 형성 메커니즘을 밝히기 위해 발수성 필름으로 코팅 된 유리 슬라이드를 사용했습니다. 그들의 시간 분해 이미지 는 유리 슬라이드가 나노 미터 크기의 공기 포켓과 비슷한 크기의 견고한 돌출부를 생성하기에 충분한 층으로 코팅되었을 때 작은 거품 이 나타난다 는 것을 보여주었습니다 . "어플리케이션이 유기 LED 디스플레이와 같은 공기 포획에 민감한 경우, 가능한 한 표면 을 매끄럽게 만드는 것이 중요합니다 ."라고 Langley는 말합니다.

 

이 이미지 시리즈에서 충격 속도가 왼쪽에서 오른쪽으로 증가함에 따라 미세 기포 형성은 더욱 강력 해지고 혼란 스럽습니다. 스케일 바는 100 마이크로 미터 길이입니다. 참고 문헌 1의 크리에이티브 커먼즈 저작자 표시 라이센스 3.0에 따라 재판매합니다. 크레디트 : KAUST

 

마이크로 버블은 표면 거칠기가 수십 나노 미터 이상인 경우 발수성 (왼쪽) 및 수분 (오른쪽) 필름으로 코팅 된 슬라이드에 나타납니다. 스케일 바는 100 마이크로 미터 길이입니다. 참고 문헌 1에서 크리에이티브 커먼즈 저작자 표시 라이선스 3.0에 따라 재현되었습니다. 크레디트 : KAUST

Read more at: https://phys.org/news/2019-02-surface-tiny.html#jCp

 

더 자세히 살펴보기 : 저기압으로 기포 문제 감소 추가 정보 : Kenneth R. Langley et al. 나노 한 거친 표면에 영향을주는 한 방울 아래의 공기 함몰 ( Soft Matter , 2018). DOI : 10.1039 / C8SM01070F 저널 참조 : Soft Matter 제공 : King Abdullah 과학 기술 대학교 

https://phys.org/news/2019-02-surface-tiny.html

 

 

.혁신적인 방법으로 지구의 내부를 새로운 시각으로 바라 볼 수 있습니다

2019 년 2 월 11 일, Deutsches Elektronen-Synchrotron , 지구의 내부 구조. 크레딧 : DESY, Franziska Lorenz & Jochen Stuhrmann / illustrato

혁신적인 X-ray 방법은 깊은 맨틀 상태에서 시료의 새로운 고압 조사를 가능하게합니다. Geosciences GFZ 및 포츠담 대학 (University Research of Geosciences GFZ)의 DESY에서 Georg Spiekermann이 이끄는 팀이 개발 한이 기술은 고압 연구자가 사용할 수있는 다양한 도구를 확장합니다. DESY의 X 선 광원 인 PETRA III의 새로운 방법에 대한 성공적인 테스트는 무거운 원소가 지구의 하부 맨틀 깊이에서 안정적 일 수 있도록 마그마에 축적되어야한다는 아이디어를지지합니다. 과학자들은 Physical Review X 저널에 자신의 연구 결과를 발표합니다 . 화학의 소위 표준 조건, 즉 섭씨 25 도의 온도와 1013 밀리바 의 압력 은 실제로 자연에서는 드뭅니다. 우주에있는 물질의 대부분은 완전히 다른 조건 하에서 존재합니다. 예를 들어, 지구의 내부에서 압력과 온도는 표준 조건보다 몇 배나 빠르게 상승합니다. Spiekermann은 "그러나 가장 정교한 심층 드릴링을하더라도 지구의 맨 윗부분 만 접근 할 수 있습니다"라고 강조합니다. 따라서 연구원은 이러한 조건에서 물질의 거동을 조사하기 위해 실험실에서 지구 내부의 조건을 시뮬레이션합니다. 그러한 실험은 종종 많은 물질에서 압력이 증가함에 따라 변화하는 시료의 내부 구조를 결정하는 것을 포함합니다. 이 내부 구조는 샘플을 투과 할만큼 충분히 에너지가 풍부하고 원자 거리의 작은 세부 사항을 해결하기에 충분히 짧은 파장의 X- 선으로 탐구 될 수 있습니다. 이를 위해 일반적으로 고압 조사에는 두 가지 X 선 기반 방법이 있습니다. 샘플을 통한 X 선 흡수 및 회절. Spiekermann과 그의 팀은 X 선 방출을 기반으로 압축 된 비정질 (무질서) 물질의 결합 거리와 소위 좌표 원자 번호 를 결정하는 데 사용할 수있는 세 번째 방법을 개발했습니다. 있다. 이 파라미터는 Kβ라고하는 샘플의 특정 방출 선의 에너지 및 강도에서 읽을 수 있습니다. "K-beta-doubleprime"Kβ "방사선은 샘플이 X 선으로 여기 될 때 생성됩니다 . 방출 선의 에너지는 배위 수, 결합 거리의 강도에 따라 달라집니다. DESY의 X-ray source 인 PETRA III의 실험실 P01에서의 실험은 새로운 방법을 확인했다. " 압축 무정형 이산화 게르마늄 에 게르마늄 스펙트럼을 사용하여 이것을 보여 주었지만이 과정은 다른 화학 시스템에도 적용될 수 있습니다."라고 Spiekermann은 말합니다.

 

방출 선의 에너지는 배위 수, 결합 거리의 강도에 따라 달라집니다. 학점 : Universität Potsdam, Georg Spiekermann

이 방법은 고압 시료의 구조를 조사하는 추가 기술을 과학자들에게 제공 할 것이다. "압축 된 무정형 이산화 게르마늄의 경우와 같이 여러 가지 방법으로 지금까지 다른 방법으로 현저하게 다른 결과를 얻었을 때 새로운 측정 방법으로 얻은 통찰력은 특히 환영합니다"라고 DESY 연구원 한스 - 크리스티앙 윌 (Jans-Christian Wille) 측정 국 P01 책임자는 설명합니다. 실험이 일어난 곳. 그들의 실험을 위해 연구자들은 이산화 게르마늄 (GeO2) 샘플을 해발 고도의 대기압의 약 백만 배에 해당하는 100 기가 파스칼까지 노출시켰다. 이 압력은 지구의 하부 맨틀에서 2200 킬로미터의 깊이에 해당한다. 측정 결과에 따르면이 극한 압력 하에서도 이산화 게르마늄의 배위 수가 6보다 높지는 않습니다. 이것은 고압 단계에서도 게르마늄 원자들이 각각 15 기가 파스칼에서 이미 6 개의 이웃하는 원자를 가지고 있음을 의미합니다. 게르마늄 이산화물은 구조가 동일하고 천연 마그네슘의 주요 구성 성분 인 이산화 규소 (SiO2)처럼 행동하기 때문에이 결과는 지구의 내부 탐사에 큰 관심을 끈다. 마그마와 같은 용융물은 일반적으로 동일한 물질의 고체 형태보다 밀도가 낮기 때문에 지질 시대의 마그마가 지질 학적으로 표면 위로 올라가지 않는 것은 오래 전부터 수수께끼였다. Spiekermann은 "이것에 대해 가능한 한 두 가지 가능한 설명, 즉 하나의 화학 물질, 다른 구조적 요소가 있습니다. " 철과 같은 무거운 원소 가 용융물에 축적되거나, 용융물에 특별한 압축 메커니즘이있어 같은 조성의 결정질 형태보다 용융물이 더 조밀해진다." 후자는 고압 상황에서 조정 숫자의 증가로 눈에 띄게 될 것이다. "우리의 연구에 따르면 비정질 이산화 게르마늄의 배위 수는 상응하는 결정 형태보다 높지 않다는 것을 100 기가 파스칼로 나타냈다"고 연구원은보고했다. 이산화 규소에 적용하면 밀도가 높은 마그마는 철과 같은 상대적으로 무거운 원소 만 풍부하게 만들 수 있음을 의미합니다. 하층 맨틀의 조성과 구조는 지구의 전계 전달과 지구의 자기장 전파에 광범위한 영향을 미친다.

추가 정보 : 실험실에서의 운석 충돌 시뮬레이션 추가 정보 : G. Spiekermann et al. Kβ "X 선 방출 분광법에 의한 비정질 GeO2에서 최대 100 GPa의 영구적 인 정사면체 좌표, Physical Review X (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevX.9.011025 저널 참조 : 물리적 검토 X 제공 : Deutsches Elektronen-Synchrotron 

https://phys.org/news/2019-02-method-enables-view-earth-interior.html