전자 거동 나노 입자는 물질의 현재 이해를 방해합니다

.KT, 서울시와 22일 '5G 자율주행 버스' 체험행사

(서울=연합뉴스) KT가 오는 22일 서울시와 국토교통부가 주관하는 '상암 자율주행 5G 페스티벌'에서 일반 시민을 대상으로 5G 자율주행 버스를 선보인다고 20일 전했다. 2019.6.20

 

 

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Richard Clayderman - Lettre à ma mère

 

 

.천문학 자들은 천왕성 반지의 '따뜻한'빛을 봅니다

로버트 샌더스 2017 년 12 월에 알라 배열로 찍은 라디오 파장에서의 천왕성의 대기와 고리의 합성 이미지. 천왕 반지에서 열 방출 또는 열이 처음으로 나와서 과학자들이 그들의 온도를 결정할 수있게 해줍니다 : 극한 77 켈빈 (-320 F). 이러한 파장에서 천왕성 대기의 어두운 밴드는 전파를 흡수하는 분자, 특히 황화수소 가스의 존재를 보여줍니다. 북극점과 같은 밝은 지역 (천왕성은 그쪽에 팁이 있기 때문에 오른쪽의 노란색 점)에는 이러한 분자가 거의 없습니다. 크레디트 : Edward Molter와 Imke de Pater의 UC Berkeley,2019 년 6 월 20 일

이미지 천왕성의 반지는 1977 년까지 발견되지 않았지만 가장 큰 망원경을 제외한 모든 사람들에게는 보이지 않지만 칠레의 높은 사막에있는 두 대의 대형 망원경으로 찍은 행성의 새로운 열 화상에 놀랍도록 밝습니다. 열 광선은 천문학 자들에게 고리 위에 다른 창문을 제공합니다.이 창은 가시 광선 또는 광학 범위와 근적외선의 작은 빛을 반사하기 때문에 볼 수 있습니다. 아타 카마 대형 밀리미터 / 서브 밀리미터 어레이 (ALMA)와 초대형 망원경 (VLT)으로 찍은 새로운 이미지로 팀이 처음으로 반지의 온도를 측정 할 수있었습니다 : 시원한 77 Kelvin, 액체 질소의 끓는 온도이며 화씨 0도 아래 320도에 해당합니다. 관측은 또한 엡실론 반지라고 불리는 천왕성의 가장 밝고 치밀한 반지가 우리 태양계 내의 다른 알려진 고리 시스템, 특히 환상적으로 아름다운 토성의 반지와 다르다는 것을 확인합니다. "토성의 주된 얼음 고리는 넓고 밝으며, 주 고리에서 수십 미터 크기까지, 가장 안쪽 D 링에있는 미크론 크기의 먼지에서 입자 크기의 범위를 갖는다"고 UC Berkeley 교수 인 Imke de Pater는 말했다. 천문학. "천왕성의 주 고리에는 작은 끝 부분이 없으며, 가장 밝은 고리 인 엡실론은 골프 공 크기의 큰 바위로 이루어져 있습니다." 비교해 보면, 목성의 고리는 대부분 미크론 크기의 작은 입자 (미크론은 1000 분의 1 밀리미터)를 포함합니다. 해왕성의 고리도 대부분 먼지이며, 천왕성조차도 좁은 주 고리 사이에 넓은 지층을 가지고 있습니다. "우리는 작은 물질을 보지 못하기 때문에 엡실론 고리가 조금 이상하다는 것을 이미 알고있다"고 대학원생 Edward Molter는 말했다. "뭔가 작은 것들을 쓸어 버리거나 모두 반짝 거 렸습니다. 우리는 모르겠습니다. 이것은 구성의 이해와 모든 원이 동일한 원재료에서 왔는지, 아니면 각 반지마다 다른지에 대한 단계입니다. . " 반지는 지구의 중력에 의해 포착 된 전 소행성, 서로 부수고 산산조각 난 달의 잔해, 천왕성에 너무 가까워지면 달이 갈라지는 위성, 또는 45 억년 전에 형성 된 잔해가 될 수 있습니다.

2004 년 7 월 하와이에서 10 미터 켁 망원경으로 적응 광학 시스템으로 찍은 우라 니아 링 시스템의 근적외선 이미지. 이미지는 반사 된 햇빛을 보여줍니다. 센티미터 크기 이상의 입자로 구성된 주 고리 사이에는 먼지가 보일 수 있습니다. 새로운 열 이미지에서 볼 수있는 엡실론 링은 바닥에 있습니다. 크레디트 : Imke de Pater, Seran Gibbard 및 Heidi Hammel의 UC Berkeley 이미지, 2006

새로운 데이터는 이번 주 The Astronomical Journal에 발표되었습니다 . De Pater와 Molter는 ALMA 관측을 주도했으며, 영국의 Leicester 대학의 Michael Roman과 Leigh Fletcher는 VLT 관찰을 주도했습니다. "천왕성의 고리는 토성의 주 고리와 조성이 다르다. 광학 및 적외선에서 알베도가 훨씬 낮다는 점 : 목탄과 같이 실제로는 어둡다." 토성의 반지는 20 ~ 100 킬로미터에 이르는 반면, 토성의 반지 는 100 ~ 수천 킬로미터에 이르는 반면, 가장 넓은 엡실론 링 은 토성의 고리에 비해 극히 좁 습니다. 천왕성의 주 고리에서 먼지 크기의 입자가 부족한 것은 Voyager 2가 1986 년 행성으로 날아가 사진을 찍었을 때 처음으로 언급되었습니다. 그러나 우주선은 반지의 온도를 측정 할 수 없었습니다. 현재까지 천문학 자들은 행성 주변에 총 13 개의 고리를 세 었으며 반지 사이에 약간의 띠가 끼어있었습니다. 반지는 토성의 반지와 다른 방법으로 다릅니다. "우리가 가지고있는 도구로도 이것을 할 수 있다는 것은 멋지다"고 그는 말했다. "가능한 한 최선을 다해 행성을 상상하기 위해 노력하고 있었고 반지를 보았습니다. 정말 놀랐습니다." VLT와 ALMA 관측은 천왕성 대기의 온도 구조를 탐구하도록 설계되었으며 VLT는 ALMA보다 짧은 파장을 탐사합니다. 플레처는 "우리가 처음으로 데이터를 줄이면 반지가 분명하게 튀어 나오는 것을 보게되어 놀라움을 금치 못했다. 이것은 다가오는 10 년 안에 우라늄 고리에 대폭 향상된 분광학 제약을 제공 할 수있는 다가오는 James Webb Space Telescope에 대한 흥미로운 기회를 제공합니다.

추가 탐색 심상 : ​​토성은 춘분에 추가 정보 : Uranian Ring System의 열 방출, arXiv : 1905.12566 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/1905.12566 저널 정보 : Astronomical Journal

https://phys.org/news/2019-06-astronomers-uranus.html

 

 

.전자 거동 나노 입자는 물질의 현재 이해를 방해합니다

에 의해 노스 웨스턴 대학 크레딧 : CC0 공개 도메인, 2019 년 6 월 20 일

그것은 전자가 아닙니다. 그러나 그것은 확실히 하나처럼 행동합니다. 노스 웨스턴 대학 (Northwestern University)의 연구자들은 콜로이드 결정 (colloidal crystals)에서 DNA로 조작 된 나노 입자가 전자 처럼 극도로 작아 진다고 이상하고 깜짝 놀랄만 한 발견을했습니다 . 이 발견은 물질의 현재의 받아 들여지는 개념을 뒤집었을뿐만 아니라, 재료 설계의 새로운 가능성을 열어줍니다. "우리는 전에 이와 같은 것을 본 적이 없습니다."Northwestern의 Monica Olvera de la Cruz는 계산 작업을 통해 초기 관찰을했습니다. "우리의 시뮬레이션에서 입자 는 전자 궤도처럼 보입니다." 이 발견으로, 연구자들은 금속에서 전자의 이동성을 나타내는 "metallicity"라는 새로운 용어를 도입했습니다. 콜로이드 결정에서, 작은 나노 입자는 전자와 유사하게 로밍되어 물질을 함께 고정시키는 접착제 역할을합니다. "이것은 사람들로 하여금 새로운 방식으로 물질에 대해 생각하게 할 것"이라고 Northwestern의 Chad Mirkin은 말했다. "그것은 광학, 전자 공학 및 촉매 작용의 분야에서 다양한 신기술로 이어질 수있는 속성"이라고 이전에 관찰 된 적이없는 잠재적으로 멋진 특성을 가진 모든 종류의 물질로 이어질 것입니다. 이 논문은 6 월 21 일 금요일 Science 지에 게재 될 예정 이다. 올 베라 데 라 크루즈 (Olvera de la Cruz)는 노스 웨스턴의 맥코믹 (McCormick) 공과 대학 재료 과학 및 공학 교수 인 테일러 (Taylor) 변호사입니다. Mirkin은 Northwestern의 Weinberg 예술 과학 대학의 George B. Rathmann 교수입니다. Mirkin의 연구팀은 이전에 재료 디자인을위한 새로운 가능성을 만들어 낸 DNA로 콜로이드 결정을 조작하기위한 화학을 발명했습니다. 이러한 구조에서 DNA 가닥은 나노 입자를 격자 패턴으로 연결하는 일종의 똑똑한 접착제 역할을합니다. "지난 20 년 동안 우리는 DNA가 효율적으로 입자를 가져 와서 격자에 들어가야하는 위치에 정확하게 놓는 모든 종류의 결정 구조를 만드는 법을 알아 냈습니다."라고 국제 연구소의 창립 이사 인 Mirkin은 말했다. 나노 기술 이 이전의 연구에서, 입자의 직경은 수십 나노 미터 길이 스케일에 있습니다. 이 구조의 입자는 고정되어 있으며 DNA에 고정되어 있습니다. 그러나 현재의 연구에서, Mirkin과 Olvera de la Cruz는 계산 시뮬레이션에서 입자를 직경 1.4 나노 미터까지 줄였습니다. 이것은 마술이 일어난 곳입니다. Olvera de la Cruz는 "더 큰 입자에는 수백 개의 DNA 가닥이 서로 연결되어 있습니다. "작은 입자는 4 ~ 8 개의 링커를 가지고 있으며, 그 링크가 끊어지면 입자는 더 큰 입자의 결정을 함께 묶는 격자를 통해 굴러 이동합니다." Mirkin 팀이 작은 입자 를 이미지화하기 위해 실험을 수행했을 때 Olvera de la Cruz 팀의 전산 관찰 결과가 사실임을 알게되었습니다. 이 행동은 전자가 금속에서 어떻게 작용 하는지를 연상케하기 때문에 연구자들은 이것을 "금속성 (metallicity)"이라고 부른다. Mirkin은 "전자의 바다가 금속을 통해 이동하여 접착제 역할을하여 모든 것을 함께 유지합니다."라고 설명했습니다. "이것은 나노 입자가되는 것입니다. 작은 입자는 모든 것을 함께 묶는 모바일 접착제가됩니다." 올 베라 데 라 크루즈 (Olvera de la Cruz)와 미르 킨 (Mirkin)은 유용한 특성을 가진 새로운 물질을 디자인하기 위해 이러한 전자와 같은 입자를 이용하는 법을 연구 할 계획이다. 그들의 연구가 금 나노 입자를 사용했지만 Olvera de la Cruz는 콜로이드 결정 의 다른 종류의 입자에 "금속성"이 적용된다고 말했다 . "과학에서 새로운 부동산을 발견하는 것은 정말로 드뭅니다. 그러나 그것은 여기서 일어났습니다."Mirkin이 말했다. "그것은 문제를 만드는 것에 대해 우리가 생각하는 모든 방법에 도전하며, 지속적인 영향을 줄 수있는 근본적인 작품입니다."

추가 탐색 천천히 냉각 된 DNA는 무질서 화 된 나노 입자를 질서 정연한 결정 자세한 정보 : "콜로이드 결정에서 전자의 입자 아날로그" Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi ... 1126 / science.aaw8237 저널 정보 : Science Northwestern University 제공

https://phys.org/news/2019-06-electron-behaving-nanoparticles-current.html

 

 

.연구팀은 '양자 쥐어 짜기'를 초소형 모션을 측정하기 위해 초월합니다

에 의해 국립 표준 기술 연구소 이온 운동을 증폭하고 측정 할 수있는 가역적 인 '양자 압착'에 사용되는 NIST의 이온 트랩 다이어그램. 이온 (흰 공)은 8 개의 금 전극과 2 개의 적색 전극에인가 된 전압에 의해 트랩 표면 위 30 마이크로 미터에 갇혀있다. 움직임 측정의 불확실성을 줄이는 압착은 적색 전극에 특정 신호를 적용하여 이루어집니다. 이온은 다른 유형의 신호를 금 전극 중 하나에 적용하여 이동합니다. 그런 다음 압착이 역전되고 청색 전극이 증폭 된 동작 측정을 해독하는 데 사용되는 자기장을 생성합니다. 크레딧 : Burd / NIST, 2019 년 6 월 20 일

국립 표준 기술 연구소 (NIST)의 물리학 자들은 고갈 된 갇힌 마그네슘 이온 (전하를 띤 원자)의 미터 단위의 움직임을 증폭하고 측정하기 위해 "양자 압착"현상을 이용했다. NIST의 6 월 21 일자 Science 지에 설명 된 NIST의 신속하고 가역적 인 압착 방법은 표면 과학 분야의 극히 약한 전계 감지를 향상 시키거나 원자 시계와 같은 장치에서 매우 적은 양의 빛을 흡수하는 것을 감지 할 수 있습니다. 이 기술은 또한 양자 컴퓨터에서 작업 속도를 높일 수 있습니다. "압착을 사용함으로써, 우리는 양자 효과 없이 달성 할 수있는 것보다 더 큰 감도로 측정 할 수 있습니다 ."라고 리드 저자 Shaun Burd가 말했습니다. NIST의 물리학 자 다니엘 슬리 터 (Daniel Slichter)는 "지금까지보고 된 최고 수준의 양자 압착 기술 중 하나를 보여 주며 작은 기계적 동작을 증폭시키는 데 사용한다. "우리는이 기술을 사용하지 않고 가능한 것보다 7.3 배 더 민감합니다." 오렌지를 쥐어 짜지 않으면 엉망이 될 수 있지만, 양자 압착은 측정의 불확실성 을 한 곳에서 다른 곳으로 이동시키는 매우 정확한 과정 입니다. 당신이 긴 풍선을 들고 있다고 가정하고, 그 안의 공기는 불확실성을 나타냅니다. 양자 압착은 한쪽 끝에 풍선을 집어 넣어 다른 쪽 끝으로 공기를 밀어 넣는 것과 같습니다. 시스템의 전체 불확실성을 동일하게 유지하면서 불확실성을 보다 정밀한 측정 을 원하는 곳에서 덜 정밀하게 살 수있는 다른 곳으로 옮깁니다 . 마그네슘 이온의 경우, 운동의 측정은 이온이 가능한 한 가장 적은 에너지를 가질 때조차도 항상 발생하는 이온의 위치와 운동량의 소위 양자 변동에 의해 정상적으로 제한됩니다. 압착은 예를 들어 위치의 불확실성을 개선 된 위치 민감성이 요구되는 운동량으로 밀어 넣음으로써 이러한 요동을 조작합니다. NIST의 방법에서는 단일 이온이 이온을 트랩하고 제어하는 ​​데 사용되는 금 전극으로 덮인 평면 사파이어 칩 위의 30 마이크로 미터 (백만 분의 1 미터) 공간에 있습니다. 레이저 및 마이크로파 펄스가 이온의 전자 및 운동을 가장 낮은 에너지 상태로 가라 앉히기 위해 적용됩니다. 그런 다음 이온의 전후 운동의 고유 진동수의 두 배에서 특정 전극의 전압을 흔들어 움직이면 운동이 압박됩니다. 이 프로세스는 단지 몇 마이크로 초 정도 지속됩니다. 압착 후 작은 "진동 신호"가 이온에 가해 3 차원 공간에서 조금 움직이게합니다. 증폭되기 위해서는이 여분의 동작이 압착과 "동기화"되어야합니다. 마지막으로, 압착 단계가 반복되지만, 이제는 원래의 압착 전압과 정확히 일치하지 않는 전극 전압이 사용됩니다. 이 동기가 맞지 않는 압박은 초기 압착을 뒤집습니다. 그러나 동시에 테스트 신호로 인해 발생하는 작은 움직임을 증폭시킵니다. 이 단계가 완료되면 이온 운동의 불확실성은 원래 값으로 돌아가지만 이온의 앞뒤 움직임은 테스트 신호가 압착 단계없이 적용된 경우보다 큽니다. 결과를 얻으려면 진동 자기장을 적용하여 이온의 움직임 을 전자 "스핀"상태 로 매핑하거나 인코딩 한 다음 이온을 레이저로 비추고 형광을 발하는 지 관찰합니다. 테스트 신호를 사용하면 NIST 연구자가 자신의 기술이 제공하는 증폭 정도를 측정 할 수 있습니다. 실제 감지 애플리케이션에서 테스트 신호는 증폭되고 측정되는 실제 신호로 대체됩니다. NIST 방법은 가장 작은 원자의 크기 (수소)의 약 10 분의 1이며, 압축되지 않은 양자 변동의 약 1/100 크기 인 단지 50 피코 미터 (1 조 분의 1 미터)의 이온 움직임을 증폭하고 신속하게 측정 할 수 있습니다. 더 작은 동작이라 할지라도 실험을 더 많이 반복하고 결과를 평균하여 측정 할 수 있습니다. 압착 방식의 증폭 기술은 필요한 경우보다 53 배 적은 측정으로 주어진 크기의 움직임을 감지 할 수 있습니다. 압착은 이전에는 이온을 포함한 다양한 물리적 시스템에서 달성되었지만 NIST 결과는 지금까지보고 된 가장 큰 압착 기반 감지 기능 향상 중 하나를 나타냅니다. NIST의 새로운 압착 방법은 양자 센서의 측정 감도를 향상시킬 수 있으며 양자 입자의 속성을 연결하는 얽힘 (entanglement)을보다 신속하게 생성하여 양자 시뮬레이션 및 양자 컴퓨팅 작업 을 가속화하는 데 사용될 수 있습니다 . 이 방법은 또한 이국 운동 상태를 생성하는 데 사용될 수도 있습니다. 증폭 방법은 많은 다른 진동 기계적 물체 및 전자와 같은 다른 대전 입자에 적용 할 수 있습니다. 추가 탐색 양자 컴퓨팅의 올바른 추진력

자세한 정보 : SC Burd el al., "기계식 오실레이터 운동의 양자 증폭", Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi ... 1126 / science.aaw2884 "더 높은 정밀도를 쥐어 짜십시오 . " Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi ... 1126 / science.aax0143 저널 정보 : Science 국립 표준 기술 연구소에서 제공

https://phys.org/news/2019-06-team-supersizes-quantum-ultrasmall-motion.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

 

 

.Scanning Doppler Lidar를 이용한 행성 경계층 바람의 측정

박수진 1, 제1저자 연구원

 

박수진 1, 김상우 1 세 *OrcID, 박문수 2OrcID과 송창근 3 1 서울 대학교 지구 환경 과학부 08826 2 한국 외국어 대학교 대기 과학 연구소, 용인 17035 삼 울산 국립 기술 대학교 도시 환경 공학부 울산 44919 * 서신을 처리해야하는 작성자. 접수 : 2018 년 6 월 19 일 / 개정 : 2018 년 8 월 7 일 / 수락 : 2018 년 8 월 8 일 / 게시일 : 2018 년 8 월 10 일 (이 기사는 대기 경계층 특집 원격 감지 (Remote Sensing of Atmospheric Boundary Layer )에 속한다. 전체 텍스트 | PDF [4697 KB, 2018 년 8 월 11 일 업로드 됨] | 피규어

추상

유성 경계층 (PBL)에서 바람 프로파일의 정확한 측정은 수치 기상 예측뿐만 아니라 대기 품질 모델링에서도 중요합니다. 스캐닝 도플러 광 검출 및 거리 측정 (라이더) 측정을 사용하는 두 가지 바람 검색 방법을 비교하고 동시 라디오 존데 음향으로 검증했습니다. 17 개의 라디오 존데 (radiosonde) 사운드 프로파일을 비교해 보면 사인 피팅 방법이 더 많은 수의 데이터 포인트를 검색 할 수 있다는 것을 보여 주었지만 특이 값 분해 방법은 바이어스 (0.57 ms -1 )와 평균 제곱근 오차 (1.75 ms -1)와 라디오 존데 soundings. 속도 방위각 디스플레이 스캔을 얻기 위해 방사 속도의 평균 시간 간격을 15 분으로 늘리면 소음에 대한 평균 신호 효과로 인해 라디오 존데 소리와 더 잘 일치하게됩니다. 나란히 놓인 윈드 도플러 라이더와 에어러솔 미사 산란 라이저에서 동시에 측정 한 결과 PBL 바람의 시간적 변화와 PBL 내 에어러솔의 수직 분포가 나타났다.

https://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261

 

 

.'DNA 현미경 검사법'은 세포를 상상하는 완전히 새로운 방법을 제공합니다

에 의해 하워드 휴즈 의학 연구소 DNA 현미경을 사용하여 과학자들은 표본이 어떻게 보이는지에 대한 사전 지식없이 표본 내의 다른 세포 (채색 된 점)를 식별 할 수 있습니다. 크레디트 : J. Weinstein et al . / Cell 2019

현미경 검사가 다시 재발되었습니다. 전통적으로 과학자들은 빛, 엑스레이 및 전자를 사용하여 조직과 세포를 둘러 보았습니다. 오늘날 과학자들은 두뇌에서 실 모양의 신경 섬유를 추적 할 수 있으며 살아있는 마우스 배아가 초보적인 심장의 박동 세포를 만들어내는 것을 볼 수 있습니다. 하지만 현미경으로는 볼 수없는 게 있습니다. 게놈 수준의 세포에서 어떤 일이 일어나고 있는지. 이제 생물 물리학 자 조슈아 와인 스테인 (Joshua Weinstein)과 동료들은 바로 그 일을 할 수있는 "DNA 현미경"이라고 불리는 정통 형식의 이미지를 발명했습니다. 빛 (또는 모든 종류의 광학)에 의존하는 대신, 팀은 DNA "바코드"를 사용 하여 시료 내에서 분자 의 상대적인 위치를 정확하게 나타냅니다 . DNA 현미경으로 과학자들은 세포의 사진을 만들 수 있고 엄청난 양의 게놈 정보를 축적 할 수 있다고 Weinstein은 말한다. "이것은 우리가 볼 수 없었던 생물학의 또 다른 층을 우리에게 준다." 2018 년 HHMI 조사관으로 선정 된 하인 휴즈 메디칼 인스티튜트 (HHMI) 수사관 인 아비브 레게 브 (Abiv Regev)와 분자 생물 학자 팽팽 (Feng Zhang)은 2019 년 6 월 20 일자 저널 ' 셀 (Cell)'에 발표했다 . "완전히 새로운 현미경 범주입니다."라고 Regev는 말합니다. "이것은 새로운 기술 일뿐만 아니라, 전에 생각한 적이없는 일을하는 방식입니다."

DNA 현미경 (하단)을 사용하여 과학자들은 형광 현미경 (상단)으로 캡처 한 세포의 이미지를 정확하게 재구성 할 수 있습니다. 스케일 바 = 100 마이크로 미터. 크레디트 : J. Weinstein et al . / Cell 2019

뭔가 새로운 것을 지금까지

현미경 검사는 크게 두 가지 범주로 나뉩니다. 첫 번째는 광학을 기반으로합니다. 예를 들어, 광학 현미경 검사 는 1600 년대로 거슬러 올라가고 시료를 조명하기 위해 가시 광선에 의존합니다. 과학자들은 가시적 인 스펙트럼을 뛰어 넘는 이러한 접근법에 대해 열심히 노력해 왔습니다. 전자 현미경, 형광 현미경, 가벼운 시트 현미경은 모두 샘플이 광자 또는 전자를 방출한다는 원리에 기반하고 있으며 현미경은 방출을 감지합니다. 두 번째 범주는 현미경으로 정의 된 위치에서 샘플을 해부하는 것에 기반합니다. 그런 다음 컴퓨터 프로그램은 해부 된 각 조각을 그대로 샘플의 전체 그림으로 결합합니다. 광학 이미징은 subcellular 구조와 행동의 복잡한 인물 사진을 제공 할 수 있습니다. 해부 - 기반 현미경은 과학자에게 유전 정보를 줄 수 있습니다 . 매사추세츠 공과 대학의 와인 스타 인 (Weinstein)과 그의 동료들은 한꺼번에 모든 것을 할 수있는 방법을 만들고 싶었습니다. 세포의 위치에 대한 스냅 샷을 찍고 그것을 움직이는 특정 유전자 염기 서열을 밝히기 위해서였습니다. 이러한 결합은 유 전적으로 다양한 세포 세트를 연구하는 과학자들에게 중요합니다. 면역 체계가 완벽한 예입니다, 와인 스타 인은 말한다. 면역 세포 유전자는 단일 DNA 편지로 다양합니다. 각 변이는 세포가 생산하는 항체 유형의 극적인 변화를 유발할 수 있습니다. 그 세포가 조직 내에있는 곳에서도 항체 생산을 바꿀 수 있습니다. 당신이 단지 하나 또는 다른 것에 집중한다면, "당신은 단지 그림의 일부만을 얻고 있습니다"라고 그는 말합니다. 작동 원리 Regev는 세포의 완벽한 그림을 캡처하는 데는 값 비싼 현미경이나 고급 장비가 필요하지 않다고 말합니다. 시작하려면 표본과 피펫 만 있으면됩니다. 

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

DNA 현미경으로 얻은 scatterplot 데이터의 비행에서 과학자들은 공간의 각 지점에서 분자의 상대적 위치 (분자의 유전자 서열에 따라 분류 된 색칠 된 점)를 결정하는 알고리즘을 사용합니다. 크레디트 : J. Weinstein et al . / Cell 2019 첫째, 과학자들은 실험실에서 세포를 자라서 반응 챔버에서 그 위치로 고정시킵니다. 그런 다음 여러 가지 DNA 바코드를 추가합니다. 이들은 RNA 분자에 붙어있어 각각 고유 한 태그를 부여합니다. 다음으로 팀은 화학 반응을 이용하여 각 분자의 원래 위치에서 팽창하는 성장한 말뚝 (tag) 분자를 더 많이 복제합니다. "모든 단일 분자를 자신의 신호를 외부로 방송하는 라디오 타워로 묘사하십시오."라고 Weinstein은 말합니다. 결국 태그가 붙은 분자는 다른 태그 분자와 충돌하여 서로 쌍을 이루어 연결됩니다. 서로 가까이 위치한 분자들은 충돌 할 확률이 높아지고 더 많은 DNA 쌍을 생성합니다. 멀리 떨어져있는 분자는 더 적은 수의 쌍을 생성합니다. DNA 시퀀싱 기계는 샘플 내 모든 분자의 글자를 철자로 쓰는데 최대 30 시간이 걸립니다. 연구진이 작성한 알고리즘은 논문에서 각 원본 표본의 약 5 천만 개의 유전자 염기 서열을 나타내는 데이터를 해독하고 원시 데이터를 이미지로 변환합니다. "당신은 기본적으로 가벼운 현미경으로 보는 것을 재구성 할 수 있습니다."라고 Weinstein은 말합니다. 두 가지 방법은 상호 보완적인 것이라고 그는 덧붙였다. 광학 현미경은 분자가 샘플 내에 희박하더라도 분자를 잘 볼 수 있으며, 분자가 조밀 할 때 DNA 현미경으로 탁월합니다.

DNA 현미경으로 제공되는 샘플의 세포 집단에 대한 데이터의 시각화. 제공 : Weinstein et al. / Cell

그는 DNA 현미경 검사가 언젠가 과학자들이 환자의 면역 체계가 암과 싸울 수 있도록 도와주는 면역 요법 치료의 개발을 가속화시킬 수 있다고 생각합니다. 이 방법은 특정 암세포를 표적화하는데 가장 적합한 면역 세포를 잠재적으로 확인할 수 있다고 그는 말했다. 모든 세포는 독특한 DNA 메이크업 또는 유전자형을 가지고있다. "연구중인 분자에서 직접 정보를 수집함으로써 DNA 현미경 검사는 유전자형을 표현형에 연결하는 새로운 방법을 열어줍니다." 이 범주의 현미경에 대한 가능성 은 널리 열려 있다고 Regev는 덧붙입니다. "사람들이 우리가 생각하지 못했던 위대한 아이디어로 영감을 얻게 될 것이라는 상상력을 불어 넣기를 바랍니다." 추가 탐색 새로운 현미경은 살아있는 동물에서 뉴런의 큰 그룹을 포착합니다.

추가 정보 : Joshua A. Weinstein et al. "DNA 현미경 : 독립형 화학 반응에 의한 광학 - 자유 공간 - 유전 영상." 세포 . 2019 년 6 월 20 일 온라인으로 게시되었습니다. DOI : 10.1016 / j.cell.2019.05.019 저널 정보 : 세포 에 의해 제공 하워드 휴즈 의학 연구소

https://phys.org/news/2019-06-dna-microscopy-image-cells.html

 

 

.3 차원 종양 클러스터를 구축하는 노화 종양 세포

 

논문저자 이현규1, 논문저자 고려대 이현규 Hyun-Gyu Lee1,

June Hoan Kim 2, Woong Sun 2, Sung-Gil Chi3, WonshikChoi 1,4 & Kyoung J. Lee1 ,Scientific Reports volume 8 , 문서 번호 : 10503 ( 2018 ) | 인용문 다운로드 추상 세포 노화 (영구적 인 세포주기 정지)는 생물학적 유기체에 대한 유익한 중요성이 아직 탐구되기 시작한 공통적 인 흥미로운 현상입니다. 다른 한편으로는, 노화 세포는 그들 주위의 조직 구조를 변형시킬 수있다. 무한히 증식 할 수있는 능력을 가진 종양 세포는 그 현상으로부터 자유롭지 못합니다. 여기에 우리는 유방암 식민지의 고밀도 단일 층에있는 노화 세포가 주변에있는 비 노화 세포의 집합 센터 역할을하는 놀라운 관찰을보고합니다. 결과적으로, 노화 세포는 융합 성인 2D 종양 층에서 국소화 된 3D 세포 - 클러스터를 활발히 형성한다. 놀라운 현상을 뒷받침하는 생물 리 학적 메커니즘은 주로 유사 분열 세포 반올림, 동적 및 차동 세포 부착 및 세포 주 화성을 포함한다. 이러한 몇 가지 생물 물리학 적 요소를 통합함으로써 우리는 세포 Potts 모델을 통해 실험 관측을 재현 할 수있었습니다.

 

소개

세포 노화는 증식하는 세포가 완전한 성장 억제에 들어가고 그 체적을 극적으로 팽창시키는 (일반적으로, 2 차원 기질에서 튀긴 알 의 형태로) 생물체에서 공통적 인 현상이다 . 이 세포 상태의 근원은 강하게 연구되어왔다. 그러나 그 기본 메커니즘은 명확하지 않다. 1 , 2. 중요하게 노화 세포는 노화 관련 분비 표현형 (SASPs)으로 총체적으로 분류되는 다수의 분비물을 통해 그 이웃과 상호 작용한다. 이러한 분비 표현형은 생물에 부정적인 영향을 미치는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 주위의 악성 종양 세포의 성장을 자극하는 친 염증성 사이토 카인과 케모카인이 그 중 3 개 , 4 개 입니다. 노화 세포의 축적은 또한 나이 - 관련 질환과 같은 더 많은 유기체 레벨 부작용과 연관된 5. 특히 조직 개조를 촉진 할 수도 있습니다. 예를 들어, 일부 세포 노화 따라서 암세포의 침윤 촉진 소프 주변 조직 구조를 만드는 세포 외 매트릭스 저하 프로테아제를 분비 6 , 7 , 8 . 한편, 노화 세포에 대한 유익한 효과에 대해서도 최근 논의된다. SASP는 배아 패터닝 9 , 10 및 상처 치료 11에 기여하는 단백질을 포함 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 조직 재생 효과가 SASP에 의해 생물 물리학 적으로 조율되는 방법의 정확한 성격은 특히 조직에 대한 개별 세포의 규모에서 많이 연구되어야합니다. 이 논문에서는 단일 클론 세포주 인 MDA-MB-231 (널리 사용되는 악성 유방암 세포주)의 시험 관내 배양을 바탕으로 초기 시딩 및 이웃 노화 방지와의 상호 작용에서 신생 세포의 출현을 신중하게 분석합니다 세포. 놀랍게도, 불멸화 된 종양 세포조차도 노화를 일으키는 것으로 나타났습니다 12 . 더 흥미 진진한 것은 노화 된 MDA-MB-231 세포가 인접한 종양 세포에 대한 인력의 중심 역할을하여 처음에 2 층 (2D) 콜로니의 단층에서 3 차원 (3D ) 세포 클러스터. 우리는 전환 이 시험 관내 에서 명확한 것으로 나타남을 본다.예를 들어 노화 세포가 조직 개질에 관여 할 수있는 사례. 또한 몇 가지 필수 메커니즘만으로 통합 된 컴퓨터 모델을 통한 관찰에 대한 경험적 설명을 제공합니다. Metropolis kinetics에서 작동하는 셀룰러 Potts 모델 (CPM)은 세포 부피의 보존, 유사 분열 세포 반올림 (결과적으로 세포 - 환경 유착의 동적 강도)과 같은 생물 물리학 적 과정을 재현하는 것을 목표로하며, 세포의 주 화성 운동. 실험 결과 MDA-MB-231 세포 배양 물 (처음에는 직경 2mm의 디스크 영역에 균일하게 도금 된 합류 단일 층 (confluent mono layer),도 1a 참조, 방법에 대한 자세한 내용 참조)은 다수의 노화 세포가 전체 집단으로 무작위로 출현한다 시간이 지남에 따라 증가한다 (그림 1b ). 그들은 '튀긴 계란'형태로 쉽게 식별 할 수 있습니다 (그림 1c ). 노화 된 상태로 들어가는 세포의 몸체는 꽤 합류하는 인구 내에서도 거대한 지역을 차지하기 위해 며칠 동안 측면으로 팽창합니다 (그림 1c ). 완전히 개발 노화 세포의 점유 면적이 현저하게 다른 하나에서 다를 수 있지만, 일반적으로 1.4 × 10 종종 크고 매우 큰 수 5  μ m (2) (도. 참조 1D를) - 전형적인 비 노화 세포보다 약 3 배 더 크다. 반면에 노화 세포의 몸은 ~ 2 μ m 만큼 얇  습니다 (그림 1e 의 두 측면보기 참조 ). 신체는 f-actin의 조밀 한 네트워크에 의해 구조적으로 잘 유지됩니다 (그림 1e 의 상단 그림 참조 ). 세포가 갑자기 파열되어 대사 과정을 끝낼 때까지 끊임없는 시공간 파동이 몸 전체에 나타나며 핵쪽으로 향하게됩니다.

https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0

https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0.pdf