컴퓨터 과학자들은 프로그래밍 가능한 자기 조립 DNA를 만듭니다

.日탐사선, 2억8천만㎞ 떨어진 소행성 '류구'서 물 확인

송고시간 | 2019-03-20 18:35, 일본의 소형 로봇, 소행성 '류구'서 사진 촬영 일본의 소형 로봇, 소행성 '류구'서 사진 촬영 탐사선 '하야부사2'에서 분리된 소형 로봇이 촬영한 소행성 '류구' 표면. [일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 보도자료 캡처=연합뉴스 자료사진]

김병규 특파원 = 일본 우주탐사선 '하야부사2'가 2억8천만㎞ 떨어진 소행성 '류구(龍宮)'에서 물의 존재를 확인했다고 NHK가 20일 보도했다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 등의 연구팀은 하야부사2가 류구의 표면에 적외선을 비춰 암석 분포 등을 조사한 결과 암석 안에서 물의 성분이 존재할 때 나타나는 특징적인 반응이 탐지됐다고 밝혔다. 연구팀은 이 물은 액체나 얼음의 상태가 아니라 암석에 포함된 '함수광물(물이 있는 광물· hydrated minerals)'의 형태로 존재하는 것으로 보인다고 설명했다. 2014년 12월 지구를 출발한 하야부사2는 지난달 소행성 류구에 착륙했다. JAXA 등은 하야부사가 채취해 지구에 가져온 류구의 암석을 분석해 생명에 필요한 물과 유기물의 기원이 무엇인지에 대한 실마리를 찾을 계획이다. bkkim@yna.co.kr

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오늘은 고백한다 배호

.중성자는 프로토 타입 세포 신호 효소의 원자 초상화를 그립니다

2019 년 3 월 20 일, 오크 리지 국립 연구소 중성자는 프로토 타입 세포 신호 효소의 원자 초상화를 그립니다. PKA 구조의 복잡한 조직의 그림. 단백질의 다른 부분이 소수 결합 (밝은 파란색과 주황색 용적)에 의해 서로 붙어있는 정교한 수소 결합 네트워크 (파선 노란색 라인)를 통해 연결되어 있습니다. 기능 활성 사이트. 인서트는 전달 된 포스 포 릴기 (시안 색 메쉬)의 양성자 화 및 물과 활성 부위 아미노산 잔류 물과의 많은 상호 작용을 보여줍니다. 크레딧 : ORNL / Jill Hemman

프로토 타입 키나아제 효소 단백질 키나아제 A 또는 PKA의 구조 및 촉매 기작을 직접 관찰하면 연구자 및 약물 개발자는 암, 당뇨병 및 낭포 성 섬유증과 같은 치명적인 질병 및 신경 질환을 이해하고 치료할 수있는 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이 발견은 에너지 부의 오크 리지 국립 연구소 (Oak Ridge National Laboratory)와 프랑스 그르노블 (Grenoble)의 라 우에 - 란 지뱅 (Laue-Langevin) 연구소에서 거대 분자 중성자 결정학을 사용하는 국제 연구팀에 의해 이루어졌다. 10 년 동안의 연구를 토대로 , 원자 구조 의 완전한지도 와 세포 신호 전달에 사용 된 효소 화학의 토대를 포함 하여 원형 단백질 키나아제 의 이전에 알려지지 않은 특성을 밝혀냈다 . 자세한 내용은 Science Advances 지에 게시됩니다 . 키나아제는 무수한 세포 과정을 시작하고 조절하는 데 필요한 수백 개의 효소 그룹입니다. 키나제는 phosphorylation을 통해 단백질에 신호를 보내고 기질 단백질의 특정 위치에 인과 산소로 구성된 반응성 화학 그룹을 추가하여 특정 생물학적 기능을 활성화시킵니다. 문제는 유전자 돌연변이로 인해 키나아제가 부적절하게 작용하여 질병을 유발할 때 발생합니다. 오작동하는 키나아제 또는 비활성화 될 수없는 키나아제는 암세포의 제어 할 수없는 번식으로 이어지는 단백질의 과발현을 일으킬 수 있습니다. 그 반대는 오작동하는 키나아제가 단순히 세포를 죽게 만드는 신경 질환에서도 마찬가지입니다. Andy Kovalevsky는 "특정 키나아제를 표적으로하는 약물을 만드는 것이 매우 중요합니다."라고 공동 저자 인 Andrey Kovalevsky는 말했다. "PKA 구조와 역학에 대한 자세한 이해는 다른 종류의 키나아제에 대해 더 많이 알려줄 것이고, 약물 개발자가 신약을 더 정확하게 구체화 할 수 있도록 도와 주어야한다. 궁극적으로 부작용이 적은보다 정밀한 치료법으로 전환 될 것이다." 의 변화 단백질 구조 단백질 동적 거동에 돌연변이의 효과가 매우 깊은 될 수 있지만 인해 돌연변이를 감지하기가 어려울 수 있습니다. 그러나 이러한 동적 인 거동은 단백질 전체의 전체 수소 결합 네트워크를 조사함으로써 더욱 분명해진다. 중성자는 수소와 같은 가벼운 원소에 독특하게 민감합니다. 단백질의 모든 원자의 약 50 %가 수소이고 효소가 촉매 작용을하는 화학 반응의 대부분이 수소를 포함하기 때문에 중성자는 단백질 구조 내의 수소 원자의 위치를 검출하고 촉매 작용 동안 그 움직임을 추적하는 이상적이고 탁월한 탐침이다. ORNL의 High Flux Isotope Reactor, DOE Office of Science User Facility 및 ILL의 LADI-III 회절 계에서 IMAGINE 회절 계를 사용하여 중성자 회절을 사용하여 연구원은 수소 원자의 정확한 위치를보고 완전한 키나제 구조 및 양성자 화를 나타낼 수있었습니다 PKA에있는 모든 아미노산의 상태와 그것의 활성 부위에 결합 된 리간드, 그 중 많은 것들은 이전에 알려져 있지 않았다. "중성자는 우리가 수소 원자 위치의 X 선 예측을 검증 할 수있을뿐만 아니라 알려지지 않은 화학 그룹의 양성자 화 상태를 결정할 수 있었으며, 우리가 발견 할 것으로 기대하지 않았던 장소에서도이를 입증 할 수있었습니다. 단백질 키나아제 구조와 기능에 대한보다 정교한 분자 모델링과 시뮬레이션 연구 "라고 저자 인 수잔 테일러 (Susan Taylor)는 말했다. "중성자는 PKA 의 활성 부위 를 둘러싸고 있는 수소 결합 네트워크에 대한 전례없는 전망을 제공하고 단백질 구조를 통한 알로 스테 릭성 정보 전달이 어떻게 발생하는지에 대한 중요한 통찰력을 제공한다 "고 공동 저자 인 Gianluigi Veglia는 말했다. " 중성자 결정학을 핵 자기 공명 분광기 와 결합하면 효소가 어떻게 작동하는지 포괄적으로 이해할 수있게 될 것입니다." 추가 정보 : 중성자는 약물 개발에 유용한 비타민 B6 의존 효소 활성을 관찰합니다.

추가 정보 : "양성자 확대 : 제품 복합체에 포획 된 단백질 키나아제 A의 중성자 구조" Science Advances (2019). DOI : 10.1126 / sciadv.aav0482 , http://advances.sciencemag.org/content/5/3/eaav0482 저널 참조 : 과학 진보 :에 의해 제공 오크 리지 국립 연구소

https://phys.org/news/2019-03-neutrons-atomic-portrait-prototypical-cell.html

.연구는 압력에서 유도 된 초전도 전이를 조사합니다

2019 년 3 월 20 일, Ingrid Fadelli, Phys.org 기능 . 왼쪽 이미지는 Li6P 화합물의 원자 구조를 보여 주며, 오른쪽에는 전자 전하 밀도가 그려져 있으며, 격자 간판에서의 전자 위치 파악은 빨간색으로 볼 수 있습니다. 신용 : Zhao 외.

중국 북동 사범 대학 (Northeast Normal University)과 스페인의 바스크 (Basque) 대학의 연구원은 최근 초전도 물질의 초전도 전이를 연구하는 연구를 수행했다. 연구진은 압력 유도 된 안정적인 Li 6 P가 첫 번째 원리 군집 구조 계산에 의해 확인되어 상당히 높은 초전도 전이 온도를 갖는 초전도체가 될 수 있음을 관찰했다 . "초전도 재료의 광범위한 응용 가능성을 고려할 때, 고온 초전도체에 대한 이해는 응축 물질 물리에서 핵심적인 과학적 도전 과제이다"라고이 연구를 수행 한 두 연구자 인 Aitor Bergara와 Yang Guochun은 Phys.org에 다음과 같이 말했다. 이메일. 전기 분해는 대부분의 전자가 결정의 간극 영역에 존재하고 음이온처럼 행동하는 이온 화합물 입니다. 구조적 특이성 때문에이 화합물은 흥미로운 물리적 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 틈새 전자의 크기와 분포는 화학 조성이나 압력과 같은 외부 조건을 조정하여 효과적으로 조절할 수 있습니다. 전반적으로, 전기 분해는 매우 열악한 초전도체이다. 예를 들어, 정 전형의 전자석 [Ca 24 Al 28 O 64 ] 4+ (4e - ) 4 의 실험적으로 관찰 된 초전도 전이 온도 는 ~ 0.4K 이다. 반면에, 고압 하에서, 알칼리 금속은 쉽게 외부 궤도 전자를 잃어서 전해액을 형성 할 수있다. "흥미롭게도 압력 유도 리튬 (Li) 전기 분해는 금속이다"고 Bergara와 Yang은 말했다. "게다가, 인 (P)는 온건 한 전기 음성도를 나타내어, Li가 풍부한 Li-P 화합물에서 일부 전자를 잡아낼 수 있으며 나머지 전자는 간질 영역에 남아있을 수있다. Li와 P의 비율을 변화시켜 격자 간 전자의 형태를 조절할 수 있기 때문에 새로운 전자 특성을 갖는 화합물을 얻을 수있다. 예를 들어, Li 6 P electride는 초전도 전이 온도가 39.3 K, 현존하는 기록들을 깨뜨렸다. " 재료의 원자 구조를 첫 번째 원칙 (성분에만 기초 함)으로 예측하는 것은 매우 어려운 작업입니다. 일반적으로 다차원 에너지 표면 격자 (multidimensional energy surface lattice)에서 엄청난 수의 에너지 최소치를 분류해야합니다. 최근 몇 년 동안 연구자들은이 과정을 가속화 할 수있는 몇 가지 계산 방법을 도입했으며, 그 중 하나는 CALYPSO라고 불립니다. "우리의 연구에서 우리는 Yanming Ma와 Jilin 대학의 동료들에 의해 개발 된 칼립소 프로그램을 사용했다.이 칼립소 프로그램 은 우선 결정 구조를 결정하기 위해 입자 군 최적화 알고리즘을 구현하고 단지 시작 입력으로 Li : P 비율과 압력을 고정시키고, "Bergara와 Yang은 설명했다. 일단 가장 안정된 구조가 확인되면 우리는 그들의 물리적 성질을 특성화했다. 예를 들어 McMillan-Allen-Dynes 근사법에서 초전도 특성을 탐구했다. " 그들의 연구에서 Bergara, Yang과 그의 동료들은 압력 유도 된 안정한 Li 6 P electride가 39.3K의 예측 된 초전도 전이 온도를 갖는 초전도체가 될 수 있다고보고했다 . 지금까지 알려진 것으로 알려져있다. 그들은 화합물의 틈새 전자 (dumbbell-like connected electride states)가이 초전도 전이에서 지배적 인 역할을한다는 것을 발견했다. "우리의 예측은 초전도 물질의 초전도 전이 온도 기록을 깨뜨릴뿐만 아니라 이러한 물질에 대한 더 나은 이해를 가능하게합니다"라고 Bergara와 Yang은 말했습니다. 연구자들의 예측에 따르면, 예컨대 리튬과 같은 다른 리튬 풍부한 인화물, 5 P, 리튬 (11)을 P (2) , 리튬 1 5P (2) 및 리튬 (8) P도 electrides 초전도 될 수 아직 T의 C가 낮은 것으로 예상된다. Bergara, Yang과 그의 동료에 의한이 최근의 연구는 유사한 이원 화합물에서 고온 초전도를 탐구하는 더 많은 연구를위한 길을 열 수 있었다. "우리는 초전도 전해질에 대한 연구가 막 시작된 것"이라고 Bergara와 Yang은 말했다. " 고압 하에서 특히 초전도 화합물의 초전도 메커니즘 분석과 같은 많은 연구 가 필요합니다.이 기사에서 살펴본 바와 같이 이러한 초전도 재료를 설계하는 효과적인 방법은 금속 전기 분해를 탐구하는 것입니다 약한 전기 음성 성분과 강한 전기 양성 성분 사이에 형성된 화합물. "

추가 정보 : 초전도 재료의 새로운 전이 온도 추가 정보 : Ziyuan Zhao 외. Electride Li6P에서 예측 된 압력 유도 초전도 전이, Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.097002 Yanchao Wang et al. 파티클 득실 최적화를 통한 결정 구조 예측, Physical Review B (2010). DOI : 10.1103 / PhysRevB.82.094116 저널 참조 : 물리적 검토 편지 물리적 검토 B

https://phys.org/news/2019-03-pressure-induced-superconducting-transition-electrides.html#nRlv

.컴퓨터 과학자들은 프로그래밍 가능한 자기 조립 DNA를 만듭니다

에 의해 UC 데이비스 DNA 컴퓨팅 시스템의 아티스트 표현. 크레딧 : Caltech

캘리포니아 대학, 데이비스, 아일랜드의 Maynooth 대학 및 캘리포니아 공과 대학의 컴퓨터 과학자들은 본질적으로 자체 프로그램을 실행하여 패턴으로 자기 조립 할 수있는 DNA 분자를 만들었습니다. 작품은 Nature 지에 3 월 21 일자로 게재 됩니다. "궁극적 인 목표는 구조를 성장시키고보다 정교한 분자 공학을 가능하게하는 계산을 이용하는 것"이라고 UC Davis의 컴퓨터 과학 조교수이자 공동 저자 인이 논문에 대한 David Doty 교수는 말했다. 이 시스템은 컴퓨터와 비슷하지만 트랜지스터와 다이오드를 사용하는 대신 분자를 사용하여 6 비트 2 진수 (예 : 011001)를 나타냅니다. 팀은 분자에 의해 계산 될 수있는 다양한 알고리즘을 개발했습니다. "우리는 6 비트 입력에 국한되어 있음에도 불구하고 우리가 설계 할 수 있었던 알고리즘의 다양성에 놀랐습니다."라고 Doty는 말했습니다. 연구원은 실험 과정 동안 21 개의 알고리즘을 설계하고 실행할 수 있었으며 시스템의 잠재력을 입증했다고 그는 말했다. 처음에는 Mayte 대학의 Daimy Woods와 공동 저자 인 Caltech의 Erik Winfree 교수와 함께 박사후 연구원으로 일하면서 DNA의 단편 또는 타일 라이브러리를 디자인했습니다. 각 DNA 타일은 4 개 영역 (10-11 염기)에 배열 된 42 개 염기 (A, C, G 또는 T)로 구성됩니다. 각 도메인은 1 또는 0을 나타낼 수 있으며 다른 타일의 일부 도메인을 고수 할 수 있습니다. 두 개의 타일은 완전한 일치가 아닙니다. 각 타일에있는 4 개의 도메인 중 2 개는 "입력"과 2 개의 "출력"입니다. 전자 다이오드, 트랜지스터 또는 논리 게이트에서 입력 (또는 입력)에서 0 또는 1의 값은 출력에서 알려진 값을 제공합니다. 마찬가지로 연구자가 프로그램을 시작하기 위해 선택한 타일에 따라 다른 끝에서 알려진 출력을 얻을 수 있습니다. 입력의 원래 6 비트부터 시스템은 알고리즘 행을 점진적으로 추가하여 점진적으로 알고리즘을 실행합니다. 회로를 통해 흐르는 전기 대신에 DNA 가닥 줄이 서로 달라 붙어 계산이 수행됩니다. 그것은 레고 벽돌 세트를 가지고있는 것과 같습니다. 그 중 일부는 다른 벽돌에 자발적으로 달라 붙을 것입니다. 시작하려면 벽돌 세트를 선택하고 함께 섞어 구조로 자체 조립하는 것을 지켜보십시오. 프로그램의 최종 결과는 원본 프로그램에 의해 설정된 패턴으로 함께 붙어있는 타일로 만들어진 DNA의 뜨개질 스카프와 같은 것입니다. DNA에 부착 된 마커 분자를 검출 하는 원자력 현미경으로 결과를 읽습니다 . 팀은 카운팅 연습, 무작위 걸음 및 지그재그, 다이아몬드 및 DNA 의 이중 나선 과 같은 그림 패턴을 포함하여 다양한 작업에 대한 알고리즘을 시연 할 수있었습니다 . Doty와 Woods는 이론 컴퓨터 과학자로 일하기 시작했기 때문에 습식 실험실 기술을 습득해야했습니다. 미래에는 분자 프로그래밍이보다 높은 수준에서 작동 할 수 있다고 Winfree는 말했다. 오늘날의 코더들은 트랜지스터 물리학을 이해할 필요가 없습니다. UC Davis에서 Doty는 현재 분자 프로그래밍의 이론적 측면에 대해 연구하고 있습니다. DNA는 분자 형태의 정보를 표현하기 때문에 특히 흥미 롭다. 상대적으로 사용하기 쉽다. "분자 생물 학자들이 우리에게 컴퓨터 과학자 들을 주신 큰 선물이다 "라고 그는 말했다. 추가 탐색 칼텍 (Caltech) 컴퓨터 과학자들은 DNA 결정에 계산을 삽입하여 미세한 패턴을 만듭니다.

자세한 정보 : 재 프로그램 가능한 DNA 자기 조립, Nature (2019)를 사용하는 다양하고 강력한 분자 알고리즘 . DOI : 10.1038 / s41586-019-1014-9 , https://www.nature.com/articles/s41586-019-1014-9 UC Davis가 제공

https://techxplore.com/news/2019-03-scientists-programmable-self-assembling-dna.html

.아직 최고의 위상 지휘자 : 나선형 크리스탈 이국적인 발견의 열쇠입니다

2019 년 3 월 20 일, Lawrence Berkeley 국립 연구소 아직 최고의 위상 지휘자 : 나선형 크리스탈 이국적인 발견의 열쇠입니다 이 그림은 로듐 - 실리콘 결정 표본에서 표면 페르미 아크로 알려진 전기 전도도와 관련된 특성의 반복 된 2D 패터닝을 보여줍니다. 학력 : 하산 연구소 / 프린스턴 대학교

이국적이고 결함없는 특성을 나타내며 전자, 광학, 양자 컴퓨팅 및 기타 분야에서 응용할 것으로 기대되는 이른바 토폴로지 물질의 실현은 재료 발견에 새로운 영역을 열었습니다. 현재까지 뜨겁게 연구 된 토폴로지 자료 중 일부는 위상 학적 절연체 로 알려져 있습니다. 이들의 표면은 매우 적은 저항으로 전기를 전도 할 것으로 예상됩니다. 초전도체와 비슷하지만 엄청나게 추운 온도는 필요 없습니다. 소위 말하는 "벌크"의 내부는 전류를 전도하지 않습니다. 현재 버지니아 연구소의 로렌스 버클리 국립 연구소 (Lawrence Berkeley National Laboratory) 연구팀은 스파이럴 계단 구조를 가진 얇은 크리스털 샘플의 형태로 가장 강력한 위상 지휘자를 발견했다. 이 연구팀은 3 월 20 일자 Nature 지에보고 된 바있다 . 최신 연구의 초점이었던 크리스털 샘플 에서 DNA와 같은 나선형 구조 또는 나 선체 가 키라 리티 또는 "손잡이 - 사람이 왼손잡이이거나 오른 손잡이 일 수 있고 왼손이 거울 인 것처럼 나타냅니다 왼손잡이가 오른 손잡이가되는 것처럼 키랄 속성이 뒤집힐 수 있습니다. "이 새로운 작품에서 우리는 결정 구조의 키랄성의 결과로 나타나는 거의 이상적인 토폴로지 표면 특성을 나타내는 양자 물질의 새로운 상태임을 본질적으로 증명하고있다."고 토폴로지 자료 인 M. Zahid Hasan이 말했다. Berkeley Lab의 Materials Sciences Division에서 방문 교수 과학자로서 재료 이론 및 실험을 주도한 개척자. 하산은 Princeton University의 Eugene Higgins 물리학 교수이기도합니다. 토폴로지 (topological) 전도도를 정의하는 속성은 물질 표면의 전기 전도도와 관련이 있으며 이전에 확인 된 토폴로지 금속에서 관찰 된 것보다 약 100 배 더 큰 것으로 측정되었습니다. 표면 Fermi arc로 알려진이 특성은 광전자 분광학 (photemission spectroscopy)으로 알려진 기술을 사용하여 Berkeley Lab의 Advanced Light Source (ALS)에서 X 선 실험을 통해 밝혀졌습니다. ALS는 수십 번의 동시 실험을 위해 적외선에서부터 고 에너지 X 선까지 강렬한 빛을 생성하는 싱크로트론입니다. 토폴로지는 객체가 다른 방법으로 늘어나거나 변형 된 경우에도 객체의 기하학적 속성을 유지하는 것과 관련된 잘 정립 된 수학 개념입니다. 재료의 전자 구조에서 토폴로지 거동을 발견하는 것과 같은 3D 전자 재료의 실험적 응용 중 일부는 Berkeley Lab의 초기 및 지속적인 기고와 함께 불과 10 년 전에 실현되었습니다. "토폴로지 물리학 및 재료 분야에서 12 년 이상 연구 한 결과, 이것이 빙산의 일각에 지나지 않는다고 생각합니다"라고 Hasan은 덧붙였다. "우리의 측정 결과를 토대로, 이것은 가장 견고하고, 토폴로지가 보호 된 도체 금속으로 누구나 발견 한 것입니다. 우리를 새로운 국경으로 이끌 것입니다."

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2019/thebesttopol.mp4

코발트 - 실리콘 샘플의 서로 다른 층에 걸친 페르미 아크 특성의 나선형 구조를 보여주는 시뮬레이션. 학력 : 하산 연구소 / 프린스턴 대학교

Topologically Protected는 재료가 완벽하지 않더라도 재료의 일부 속성이 안정적으로 일정하다는 것을 의미합니다. 이러한 품질은 또한 이러한 유형의 재료에 대한 실제 응용 및 제조 가능성에 대한 미래 가능성을 보완합니다. 이론과 실험 작업에 참여한 Princeton 연구원 인 Ilya Belopolski는 코발트 실리콘과 로듐 실리콘 결정을 포함하는 연구 된 결정의 특히 흥미로운 특성은 고정 된 세기의 전류를 생성 할 수 있다는 것입니다 당신이 빛을 발할 때. "우리의 이전 이론은 - 우리가 지금 관찰 한 물질의 전자 특성에 기반하여 - 현재는 특정 값으로 고정 될 것"이라고 그는 말했다. "샘플이 얼마나 큰지, 먼지가 더러운 지 상관 없습니다. 보편적 인 가치입니다. 응용 프로그램의 성능은 동일합니다." ALS의 이전 실험에서, Hasan의 팀은 Weyl fermions라고 알려진 질량이없는 준 입자의 존재를 밝혀 냈는데, 이것은 단지 약 85 년 동안 이론적으로 존재하는 것으로 알려졌다. tantalum arsenide라는 반 금속의 합성 결정에서 관찰 된 Weyl fermions는 최신 연구에서 사용 된 결정과 유사한 전자 특성을 나타내지 만 키랄 특성이 부족합니다. 반 금속은 일부 금속 및 일부 비금속 성질을 갖는 재료입니다. "Weyl 반 금속에 대한 우리의 초기 연구는 이국적인 위상 지휘자에 대한 연구의 길을 열었습니다."라고 Hasan은 말했습니다. 이 이국적인 물질을 둘러싼 이론에 초점을 맞춘 2017 년 11 월 연구에서 Hasan의 연구팀은 로듐 - 실리콘 및 많은 관련 물질의 전자가 매우 비정상적인 방식으로 작용한다고 예측했다. 연구진은 전자의 집단 운동에 의해 기술 된 물질 내의 준 입자가 질량이없는 전자와 같이 나타나고 토폴로지 절연체 나 그래 핀과는 달리 명확한 손잡이 또는 카라 리티 특성을 지닌 느린 3 차원 입자처럼 행동해야한다고 예측했다. 또한, Nature Materials 저널에 2018 년 10 월 1 일에 발표 된 그들의 계산 은 수정체의 전자가 운동에서 자기 단극 인 것처럼 집합 적으로 행동 할 것이라고 제안했습니다 . 자기 단극은 북극과 독립적으로 움직일 수있는 남극이없는 지구처럼 단 하나의 자기 극을 가진 가상의 입자입니다. 이 모든 비정상적인 위상 적 거동은 결정 샘플의 키랄 성질로 되돌아 가고, 실험에서 관찰 된 것처럼 나선형 또는 "나선형"전자 구조를 생성한다고 Hasan은 지적했다.

Princeton University 연구원 (왼쪽에서 오른쪽으로) Ilya Belopolski, Tyler A. Cochran, Daniel S. Sanchez; Berkeley Lab의 Jonathan Denlinger, Advance Light Source (ALS)의 직원 과학자; 프린스턴 대학의 자히드 하산 (Zahid Hasan) 교수는 2019 년 2 월 ALS에서 실험에 참여했다. Credit : Marilyn Chung / Berkeley Lab

몇 밀리미터에 이르는 결정을 포함하는 연구 된 시료는 여러 국제 자료에 의해 미리 준비되었습니다. 이 결정은 원자 규모에서 샘플을 스캔 할 수있는 저온 주사 터널링 현미경을 사용하는 프린스턴의 토폴로지컬 양자 물질 및 첨단 분광학 실험실에서 하산 (Hasan) 그룹이 특징 지었고 시료는 버클리 연구소로 이송되었다. ALS에서 연구하기 전에 샘플은 나노 과학 연구 시설 인 Berkeley Lab의 Molecular Foundry에서 특수 연마 처리를 거쳤습니다. 이 연구에 기여한 Princeton 연구원 인 다니엘 산체스 (Daniel Sanchez)와 타일러 코크란 (Tyler Cochran)은 그러한 연구를위한 샘플은 전형적으로 "쪼개지거나"깨져서 원자 적으로 편평하다고 말했다. 그러나이 경우 결정들이 입방체 형상을 가지므로 결정 결합이 매우 강했다. 그래서 팀원들은 분자 파운드리의 직원들과 함께 크리스탈 시료에서 고 에너지 아르곤 원자를 쏘아서 닦아서 평평하게 한 다음 가열 공정을 통해 시료를 재결정하고 연마했습니다. 연구진은 ALS (Beamline 10.0.1 및 Beamline 4.0.3)에서 두 가지 다른 X 선 빔라인을 사용하여 수정 샘플의 비정상적인 전자 및 스핀 특성을 밝혀 냈습니다. Hasan은 초전도체가 위상 도체에 다른 물질을 통해 전달 될 수 있는지 여부를 테스트하는 등 탐구해야 할 다른 많은 방법이 있다고 말했다. "이것은 초전도체의 새로운 형태로 이어질 수있다"고 말했다. "새로운 양자 효과의 탐구. 그것은 chiral 위상 학적 초전도체를 갖는 것이 가능한가?" 또한 최신 연구에서 로듐 - 실리콘 및 코발트 - 실리콘 결정에서 관찰 된 토폴로지 특성이 이상적이라고 생각되지만 실제 응용 분야에서 향상된 성능을위한 잠재력을 측정하기 위해 연구 된 많은 다른 재료가 확인되었습니다. 하산이 말했다. "앞으로는 다른 화합물에서도 실현 될 수있는 동일한 물리학이 장치에 더 적합하다는 것이 밝혀졌습니다."라고 그는 말했습니다. Hasan은 물질 의 위상 학적 성질을 예측하는 그의 이전 성공에 주목하면서 "이국적인 것을 예측할 때 엄청난 만족감을 느꼈고 실험실 실험에서도 나타난다"고 덧붙였다 . "이론적 인 예측을 통해 이론과 실험을 결합하여 지식 영역을 발전 시켰습니다." 추가 정보 : 비스무트는 새로운 전도성을 보여줍니다 . 자세한 정보 : 헬리코이드 - 아크 양자 상태를 갖는 위상 적 키랄 결정, Nature (2019). DOI : 10.1038 / s41586-019-1037-2 , https://www.nature.com/articles/s41586-019-1037-2 저널 참고 문헌 : Nature Nature Materials :에 의해 제공 로렌스 버클리 국립 연구소

https://phys.org/news/2019-03-topological-conductor-spiraling-crystal-key.html