화학자들은 금 나노 클러스터의 양자 상태를 조작한다

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Matt Monro. Sunrise, Sunset .

 

 

.화학자들은 금 나노 클러스터의 양자 상태를 조작한다

에 의해 카네기 멜론 대학 카네기 멜론 (Carnegie Mellon)의 화학자들은 양자 수명이 1 나노 세컨드 인 hcp 구조와 bcc 구조를 가진 38 원자 골드 나노 클러스터를 가진 30 원자의 금 나노 클러스터를 만들었는데 양자 수명은 4.7 마이크로 초였다. 학점 : Carnegie Mellon University, 2019 년 4 월 26 일

카네기 멜론 대학 (Carnegie Mellon University) 화학과의 연구원은 금 나노 덩어리의 양자 상태의 수명을 3 단계로 제어 할 수있는 방법을 발견했다. 이는 태양 전지 및 광촉매 기술의 향상을 가져올 수있다. 그들의 연구는 4 월 18 일 Science 지에 발표되었습니다 . 여기 된 양자 상태는 빛이 입자에 의해 흡수되고 그 빛으로부터 얻은 에너지가 입자 내에 일시적으로 저장되어 에너지가 바닥 상태 보다 높을 때 발생합니다 . 에너지는 빠르게 소멸되고 나노초 또는 10 억분의 1 초의 열에 손실 될 수 있습니다. 이 양자 상태를 확장 하면 저장된 에너지를 활용할 수있는 더 많은 시간과 기회를 연구자에게 제공 할 수 있습니다. 카네기 멜론 (Carnegie Mellon) 화학 교수 인 Rongchao Jin 교수는 정확하게 크기의 금 나노 입자 를 개발하는 데 세계적으로 유명합니다 . 이 연구의 연장에서 박사후 연구원 인 Meng Zhou와 Ph.D. 논문의 공동 저자 인 Higaki Tatsuya Higaki는 30 ~ 38 개의 원자를 포함하는 원자 적으로 정밀한 금 나노 클러스터를 연구했다. 그들은 이질적인 형태로 원자를 재 배열하고 캐핑 리간드로 보호함으로써 클러스터의 구조를 변화시켰다. 연구진은 펨토초와 나노초 시간 분해 분광법을 사용하여 빛으로부터 에너지를 흡수 한 시간 (이 경우에는 펨토초 레이저 펄스)에서 에너지를 방출 할 때까지 나노 클러스터의 스냅 샷을 찍어 나노 클러스터의 양자 상태를 측정했다. 캘리포니아 주 리버 사이드 대학의 공동 연구자들은 나노 클러스터의 분자 궤도를 분석하기 위해 밀도 함수 이론 계산을 사용하여 결과를 확인했습니다. 연구진은 육각형 최밀 (hcp) 구조를 가진 30 원자의 금 나노 클러스터가 1 나노초의 양자 수명을 가짐을 발견했다. 그러나 체심 중심 입방 (bcc) 구조를 가진 38 원자의 금 나노 클러스터는 4.7 마이크로 초의 훨씬 더 긴 수명을 가졌다. 수명을 3 단계로 늘리면 연구원들은 나노 클러스터에서 흡수 된 빛 에너지를 추출 할 수있는 충분한 시간을 갖게된다. 흥분 상태 수명을 매우 짧게는 매우 길게 만드는 전략이 흥미 롭다 .4.7 마이크로 초의 매우 긴 양자 수명은 상업용 태양 전지에 사용되는 벌크 실리콘에 필적한다 . "이것은 열에 너무 많은 에너지를 잃지 않고 전자 전류로 외부 회로에 에너지를 효율적으로 추출 할 수있는 충분한 시간을 우리에게 제공해야합니다." 맞춤형 양자 수명은 또한 이산화탄소에서 에탄올과 에탄올 변환과 같은 화학 물질로 태양 에너지 저장을 변환하는 데 사용되는 가시 광선 기반의 광촉매 효율을 높이기 위해 사용될 수 있습니다. 추가 탐색 금속 나노 클러스터는 반도체로 사용될 수 있습니다. 자세한 정보 : 금 나노 덩어리의 결정상에 따른 캐리어 수명의 3 배의 변동, Science (2019). DOI : 10.1126 / science.aaw8007 , https://science.sciencemag.org/content/364/6437/279.abstract 저널 정보 : Science 에 의해 제공 카네기 멜론 대학

https://phys.org/news/2019-04-chemists-quantum-states-gold-nanoclusters.html

 

 

.수소 원자가 그라 핀과 고속으로 충돌 할 때 HC 결합이 형성된다는 연구 결과

Bob Yirka, Phys.org 작성 그라 핀 표면에서 H 원자의 충돌에서 C-H 결합의 형성에서 재 혼성화. HZ와 CZ는 그라 핀 평면으로부터 H와 C 원자의 거리이다. 1.92 eV의 입사 에너지를 갖는 H 원자에 대해서는 세 개의 궤도가 표시됩니다. 학점 : 과학 (2019). DOI : 10.1126 / science.aaw6378

독일, 미국, 영국의 한 연구팀은 수소 원자가 고속으로 강제로 그라 핀과 충돌 할 때 상당수의 HC 결합이 형성된다는 것을 발견했다. 과학 저널에 게재 된 논문 에서 연구자들은 발생하는 원자 규모의 움직임과 공유 결합이 형성 될 때 포함되는 에너지 소산 경로 (이 경우에는 탄소 원자와 수소 원자 사이가 부서짐)를 보는 노력을 설명합니다 그래 핀 시트에. iNANO의 Liv Hornekær는 같은 저널 문제로 팀이 수행 한 작업에 대한 Perspective 조각을 게시했습니다. 연구팀은 많은 노력에도 불구하고 공유 결합이 형성됨에 따라 원자 수준에서 일어나는 현상을 실제로 보는 방법은 거의 발견되지 않았다. 이 새로운 노력에서 그들은 수소 원자와 그래 핀을 사용하여 일어나는 일을 보는 새로운 방법을 찾고자했습니다. 그들은 공유 분자 사이에 공유 결합 이 형성되기 위해서는 에너지가 주어진 시스템에서 나머지 분자로 흘러 들어가야한다고 지적했다. 이를 위해 연구진은 플래티넘으로 만든 판에 앉아있는 그라 핀 (graphene) 시트에서 수소 원자를 고속으로 분사했다. 그라 핀은 극단적 인 비대칭 성 (열이 나면 수축하는 소수의 재료 중 하나가되는 속성) 때문에 그라 핀을 선택했습니다. 그런 다음 그들은 수소 원자가 쳤을 때 일어난 일을 면밀히 모니터링하고 측정했습니다. 연구진은 수소 원자와 그라 펜 시트 사이의 충돌로 인해 그라 핀의 수소 원자와 탄소 원자 사이에 결합이 생성되었다고보고했다. 그들은 에너지가 그라 핀 시트의 길이를 따라 움직이는 평면 음파에 의해 매우 효율적으로 소산되었다고보고했다. 그들은 또한 평면 외 진동을지지하는 횡파가 형성되었음을 발견했습니다 . 이것은 수소 원자 와 상호 작용할 때 탄소 원자의 변위에 의해 형성되었습니다 . 또한 연구팀은 형성된 HC 결합이 실제로 많은 수소 원자가 실제로 그래 핀에 붙을 수있을 정도로 강했다고보고했다시트를 튕기는 것이 아니라 그들은 또한 공유 결합이 형성되는 시스템에서 이전에 알려지지 않은 에너지 손실 경로를 밝혀 내어 그 과정을 연구하는 새로운 방법을 열어 준다고 주장했다. 추가 탐색 원자는 터널을 사용하여 그래 핀 덮개를 벗어납니다.

자세한 정보 : Hongyan Jiang 외. 그라 핀으로부터 H 원자 산란에 의한 이미징 공유 결합 형성, Science (2019). DOI : 10.1126 / science.aaw6378 Liv Hornekær. graphene의 C-H 결합을 소리로 안정화 시킴, Science (2019). DOI : 10.1126 / science.aax1980 저널 정보 : Science © 2019 과학 X 네트워크

https://phys.org/news/2019-04-h-c-bonds-hydrogen-atoms-collide.html

 

 

.연구자들은 지진, 혈관, 은행 계좌를 예측하는 더 나은 강 세 법을 발견했습니다

 

에 의한 미시간 대학 혈관은 대략 비례하는 부분으로 분지되기 때문에 프랙탈이라고도합니다. 신용 : 의례 이미지 / Mitchell Newberry, 2019 년 4 월 26 일

거대 지진과 극단적 인 재산은 공통점이 많지는 않지만 "빅 원"이 샌프란시스코에 충돌 할 빈도와 빌 게이츠가 얼마나 많은 돈을 벌 수 있는지는 통계적으로 측정 할 수 있습니다. 멱 법칙 지수. 지난 세기 동안 연구원들은 리히터 규모의 특정 지점에서 얼마나 자주 지진이 일어날지를 포함하여 어떤 종류의 사건을 예언하기 위해 강압 법을 사용했습니다. 그러나 미시건 대학교의 한 연구원은이 힘의 법칙이 모든 상황에 맞지 않는다는 사실을 알아 냈습니다. 복잡한 시스템 연구를위한 UM 센터의 미시간 동료이자 조교수 인 미첼 뉴베리 (Mitchell Newberry)는 고정 비율로 증가 또는 감소하는 이벤트를 고려한 전력 법의 조정을 제안합니다. 예를 들어 관리자가 대략 20 % 직원보다 이러한 조정은 지진의 확률, 인체의 모세 혈관 수, 메가 시티 및 태양 광의 크기를 추정하는 방법에 영향을줍니다. 그리고 그들은 다음 Big One을 언제 기대할지를 고칠 수 있습니다. 과학자들이 극단적 인 부의 가능성과 같은 것을 그래프에 그릴 때 곡선은 매끄러운 선입니다. 사람들이 은행 계좌 에 돈을 가지고 있기 때문 입니다. "이 곡선의 매끄러움은 어떤 가치라도 가능하다는 것을 의미합니다"라고 Newberry는 말했습니다. "나는 1 페니를 1 페니만큼 덜 쉽게 만들 수있다." 지진과 같은 사건의 경우 리히터 규모로 기록되기 때문에 정확하게 그런 경우는 아닙니다. 지진의 리히터 규모는 기하 급수적으로 0.1 씩 증가 또는 감소합니다. 크기 3.1의 지진은 크기 3.0의 지진보다 1.26 배나 강력하므로 모든 값이 가능한 것은 아닙니다. 리히터 척도는 "자기 유사성 (self-similarity)"이라고 불리는 개념의 예입니다. 사건이나 사물이 비례하여 작은 사본으로 만들어지면 말입니다. 같은 모양의 큰 삼각형 안에 들어있는 삼각형을 Sierpinski 삼각형이라고 부릅니다. 정확한 비율로 변화하는 사건을 설명하기 위해 Newberry와 그의 동료 인 University of California, Los Angeles의 Van Savage는 이산 법칙을 만들었습니다.

코크 곡선은 무한히 반복되어 자기 유사성을 보여줍니다. 신용 : 위키 미디어 사용자 Leofun01

이러한 힘의 법칙 방정식에서 방정식의 지수는 과학자가 해결하고자하는 변수입니다. 지진 발생시 구텐베르크 - 리히터 가치 (Gutenberg-Richter b value)라고 불리는 지표는 1944 년에 처음 측정되었으며 특정 강도의 지진이 얼마나 자주 발생할지를 나타냅니다. Newberry의 이산 소 전력 법칙은 지수가 큰 지진의 역사적 빈도와 일치하도록 연속 전력 법칙을 기반으로 한 추정보다 11.7 %의 수정을 산출했습니다. 5 %의 보정조차도 다음 거대한 지진 을 예상 할 때 2 배 이상의 차이를 나타 냅니다. "100 년 동안 사람들은 대략 한 종류의 강압 법칙에 대해 이야기 해왔다. 그것은 부의 법칙과 지진의 힘 법칙이다"라고 뉴베리는 말했다. "지금은 우리가이 분리 된 비늘을 문서화하고 있습니다. 부드러운 곡선 대신에, 우리의 힘 법칙은 무한 계단처럼 보입니다." 뉴베리 (Newberry)는 순환계의 물리학에 관한 연구에서 연속 된 힘의 법칙에 결함을 발견했다. 순환계는 하나의 커다란 혈관 인 대동맥에서 시작됩니다. 대동맥이 다른 가지 (경동맥과 쇄골 하 동맥)로 갈라지면 각각의 새 가지는 지름이 약 2/3 가량 줄어든다. 그는 혈관이 계속 갈수록 혈관 크기를 추정하기 위해 지속적인 힘 법칙을 사용하고있었습니다. 그러나 권력 법은 발생할 수없는 혈관의 크기를 산출했습니다. 그것은 혈관이 트렁크 크기의 약 2/3 대신에 가지를 뻗은 트렁크보다 약간 작을 수 있음을 나타냅니다. "지속적인 힘 법을 사용하여, 우리는 우리가 잘못 알고있는 대답을 얻고있었습니다."라고 뉴베리는 말했다. "실패한 것을 디버깅함으로써 우리는이 분포가 모든 혈관 크기가 똑같이 추정 할 수 있다는 것을 알았습니다. 실제 혈관 구조에 대해서는 그렇지 않습니다." 따라서 뉴베리는 권력 법을 리버스 엔지니어링했습니다. Newberry는 혈관을 바라 보면서 두 개의 상수로부터 힘의 법칙 지수를 추론 할 수 있습니다. 각 접합점에서 얼마나 많은 분기가 2 개가 있고 각 분기가 트렁크에 비례하여 얼마나 작습니까? 모든 부서에서 혈관 크기를 측정하여 Newberry는 혈관 분포를 해결할 수있었습니다. "지속적인 전력 법과 이산 법 사이에는 중간 정도의 논점이 있습니다"라고 Newberry는 말했습니다. "이산 력법에서는 모든 것이 가장 높은 규모에서부터 극소수의 작은 규모까지 완벽하게 딱딱한 비율 로 배열되어 있습니다. 연속 법칙 에서는 모든 것이 완벽하게 무작위로 배치됩니다. 거의 모든 것이 자기 유사합니다. . " Newberry의 연구는 Journal Physical Review Letters에 게시되었습니다 .

추가 탐색 대지진 확률 향상 예측 자세한 정보 : Mitchell G. Newberry et al. 자기 유사 프로세스는 이산 대수 공간의 힘 법칙, Physical Review Letters (2019)를 따른다 . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.158303 저널 정보 : Physical Review Letters 미시간 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-04-power-law-earthquakes-blood-vessels.html

 

 

.연구에 따르면 일부 박테리아가 항생제 내성의 대체 경로로 이동하는 것으로 나타났습니다

프린스턴 대학교의 Adam Hadhazy 프린스턴 연구원은 항생제에 유전 적으로 저항성이 없지만 특정 박테리아는 그러한 저항성을 가진 자손을 생산할 가능성이 더 높다는 것을 발견했다. 크레딧 : David Kelly Crow, 2019 년 4 월 26 일

 

항생제 내성 박테리아의 확산을 막으려 고 노력한 결과 프린스턴 대학의 연구진은 일부 박테리아가 저항으로 나아가는 새로운 문제가있는 경로를 확인했다. 이 발견은 항생제 내성 세균과 는 다른 잔류 종인 박테리아에 초점을 맞추었다 . 저항성 박테리아는 항생제에 대해 직접적인 유전 적 변이 를 가지고 있습니다. 다른 한편으로, 내성균보다 생존 가능성이 더 뛰어나지 만, 그럼에도 불구하고 항생제 치료 전, 도중 또는 후에 스위치가 켜지거나 꺼지는 특정 유전자로 인해 곤란을 겪을 수 있습니다 . 이 새로운 연구는 두 종류의 박테리아 사이의 경계가 과학자들이 이전에 생각한 것처럼 명확하지 않다는 것을 발견했다. 사실, 연구자들은 항생제에 대한 직접적인 유전 돌연변이 저항성을 가진 자손을 생산하는 표준 박테리아보다 가능성이 높은 것으로 나타났다. 더 불안하게, 연구원은 발견했다, persisters의 자손은 그들의 forbearers가 살아 났던 약물뿐만 아니라 항생제의 완전히 다른 클래스에도 저항을 전시하기 위해 계속되었다. Princeton의 화학 생물 공학 부교수 인 Mark Brynildsen은 "우리의 연구에 따르면 항생제 내성 돌연변이 체가 생길 수있는 위험에 지속성 박테리아가 추가 될 수 있다는 사실이 입증되었습니다. 그는 "잔류 물은 만성 감염의 원인이 될 수 있지만 약물 내성 을 촉진시키는 역할 은 예상치 못한 문제"라고 말했다. 치명적인 superbugs의 출현을 늦추는 것을 돕기 위해, 임상의와 약리학자는 persister에 대한 새로운 치료 전술을 채택 할 필요가 있습니다. "우리의 연구는 박테리아 개체군을 치료할 때 잔류 물을 제거해야한다는 강력한 데이터를 제공합니다"라고 Brynildsen은 말했습니다. 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications) 에 3 월 12 일자로 발표 한 세 명의 다른 연구자는 Brynildsen 연구실에서 박사 학위를 마친 뉴저지 주 뉴 브런 즈윅에있는 Rutgers Robert Wood Johnson Medical School에서 의학 학위를 마친 Theresa Barrett입니다. Brynildsen 연구실의 박사후 연구원이었던 Wendy Mok은 코네티컷 주 파밍 턴 (Farmington)의 UConn Health에서 분자 생물학 및 생물 물리학 조교수로 재직 중입니다. 그리고 Allison Murawski, MD-Ph.D. 분자 생물학 부서의 Brynildsen 연구소의 학생. 연구진은 모델 세균 인 Escherichia coli (E. coli) 실험을 수행했다. 연구팀은 처음에는 항생제 맹공격에서 잔재물이 어떻게 회복되는지를 규명했습니다. 최근 몇 년 동안 의 전통적인 지혜 는 약물이 단순히 세포 표적에서 의도 된대로 작동하지 않기 때문에 상처가 생존하지 못하는 것이 었습니다. 이유 중 하나는 다음과 같습니다. 퍼시스턴트는 일시적으로 느린 세포 또는 성장하지 않는 세포 일 때가 많으며, 많은 항생제는 성장과 관련된 세포 표적만을 공격합니다. 일단 항생제의 위협이 지나면 평생과 같이 새로운 세포 박테리아로 나뉘어 진 세포가 다시 성장 모드로 빠져 나갑니다. 따라서 전통적인 지혜는 고집 센 박테리아 개체군이 정상적인 비 잔류 개체의 자손보다 더 자주 항생제 내성 돌연변이를 축적 할 것이라고 추정했다. 항생제 저항성에 대한 유전 적 돌연변이는 항생제 지속성보다 더 위험 할 정도로 내구력이 있으며, 이는 박테리아 하위 집단간에 현저히 다른 순간이 될 수 있습니다. 그러나 모든 항생제가 같은 방식으로 작동하는 것은 아닙니다. 예를 들어 플루오로 퀴놀론 (fluoroquinolones)이라는 항생제는 DNA 효소 인 DNA gyrase를 목표로 DNA 복제 및 유전자 발현을 푸는데 도움을줍니다. 이 효소가 플루오로 퀴놀론 (fluoroquinolone)에 의해 공격 받으면 DNA 손상이 일어나서 소위 SOS 반응을 시작합니다. DNA 복구 메카니즘은 시간외로 진행되지만 자연적으로 오류가 발생하기 쉽기 때문에 세포의 전반적인 돌연변이 속도가 빨라집니다. 항생제 반응의 일부로 세포는 필라멘트로 알려진 과정을 겪을 수 있습니다. 필라멘트는 늘어나지 만 깨진 DNA를 패치 할 때까지 분열하지 않습니다. 시간 경과 현미경을 사용하여, 프린스턴 연구원은 항생제를 방해하는 단계를 통해 진행되고 일부 경우에는 극적으로 진행되는 튼살 같은 것으로, 멸종 위기에 처한 대장균을 톨 사신의 플루오로 퀴놀론 계 항생제를 처리하는 것으로 보았다. Brynildsen은 "우리는 60 미크론 이상 또는 정상 길이의 30 배 이상인 잔류 물을 관찰했기 때문에 처형 된 사람의 DNA가 치료에서 엉망이 되었음이 분명했다"고 말했다. 극단적 인 생존 반응은 궁극적으로 갚았습니다. Ofloxacin을 박동하는 것 외에도, 일부 수녀원의 자손은 세포 벽의 형성을 차단하거나 다른 생체 분자를 떼어내는 것과 같은 완전히 다른 작용 기전으로 항생제에 대한 내성을 나타냈다. "보통 항생제가 사용되면 그 특정 약물에 대한 내성이 발생할 것이라는 우려가있다"고 Brynildsen은 말했다. " 우리의 연구에서 보았 듯이 항생제의 다른 부류에 대한 저항성을 가속 시키는 것은 치료 옵션을 훨씬 더 제한하기 때문에 훨씬 더 나쁜 시나리오입니다." 연구에 참여하지 않은 예루살렘의 히브리 대학 물리학 교수 인 나탈리 발라 반 (Nathalie Balaban)은 브린 닐슨 (Brynildsen)은 "핍박자를 줄이기 위해 특별히 고안된 치료법의 조합을 찾아야 할 필요성을 강조했다. 저항 을 진화시킬 확률 . " 추가 탐색 항생제가 살아남은 박테리아의 타이밍은 중요합니다.

추가 정보 : Theresa C. Barrett et al. 플루오로 퀴놀론 계 항생제 내성 증진은 항생제 인 Nature Communications (2019)에 단 한번 노출 된 후에도 지속 됩니다. DOI : 10.1038 / s41467-019-09058-4 저널 정보 : Nature Communications Princeton University에서 제공

https://phys.org/news/2019-04-bacteria-alternate-path-antibiotic-resistance.html

 

 

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
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0

 

 

Xenon 124 - 그들은 반감기를 어떻게 계산 했습니까? (수십억 년)

스레드 스타터 idea2000 시작일어제 오전 1시 34 분에 어제 오전 1시 34 분에 #1 나는 아이디어 2000 97 2 개요 반감기를 계산하는 방법 그들은 단지 하나의 부식을 관찰한다면 어떻게 우주의 나이보다 오랫동안 크세논 124의 반감기를 계산 했습니까 ??? 반감기를 추정 할 수있는 방법이 있습니까 ???

어제 오전 2시 31 분에 # 2 오로 드루 인 직원 명예 과학 고문 숙제 도우미 통찰력 저자 골드 멤버 2018 상 15,115 5,328

반감기는 통계적인 양이며 입자의 절반이 부식되는 데 걸리는 시간을 알려줍니다. 입자를 충분히 수집하면 매우 긴 반감기를 측정 할 수 있습니다. 시간 t 동안 N 입자를 관찰한다면, 당신은 N ( 1 - 1 / 2 t / T ) 엔(1-1/2티/티) 반감기가 T 인 경우 붕괴된다. t가 T보다 훨씬 작다면, 이것은 대략 다음과 같다. N t ln ( 2 ) / T 엔티음Ã(2)/티. 따라서 관측 시간 t가 반감기보다 훨씬 적을지라도 충분한 입자를 수집하면 붕괴되는 것을 볼 수 있습니다. 즉, 충분히 큰 N을 취합니다.

https://www.physicsforums.com/threads/xenon-124-how-did-they-calculate-the-half-life-trillions-of-years.970825/