발견 된 빛의 새로운 속성

.SpaceX 팔콘 헤비의 첫날 밤 출시 기념

으로 크리스틴 Lunsford 9 시간 전 우주 비행 기록 기록(이미지 : © Paul Hennessy / NurPhoto / Getty) 기록 기록 미디어 회원들은 플로리다의 케네디 우주 센터에서 Launch Pad 39A에 서서 2019 년 6 월 24 일에 SpaceX Falcon Heavy 로켓의 사진을 찍습니다. 약 12 시간 후 로켓은 팔콘 헤비의 최초 다중 탑재 임무에서 폭발했다. Full story : SpaceX Falcon Heavy Rocket Lofts 첫날 밤에 24 개의 위성 발사

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Raymond Lefèvre　 Oboe Concerto in D minor, Ⅱ Adagio

.개별 원자 타겟팅

에 의해 ETH 취리히 취성 연구자 인 ETH 취리히 연구원은 탄소 세차 운동을 측정하기 위해 크리스탈 격자에서 인접 결함의 센서를 센서로 사용했다. 크레디트 : ETH Zurich / Jan Rhensius, Kristian Cujia

핵 자기 공명 (NMR) 분광법은 물리 화학적 분석의 가장 중요한 방법 중 하나입니다. 정확한 분자 구조와 동역학을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 이 방법의 중요성은 ETH Zurich의 두 명의 최신 노벨상 수상자 인 Richard Ernst와 Kurt Wüthrich의 공로를 인정하여 입증되었습니다. 이 기술은 핵 자기 공명을 기반으로합니다. 핵 자기 공명 은 특정 원자핵이 자기장과 상호 작용한다는 사실을 이용합니다. 여기에서 핵심 요소는 핵 스핀이며, 이는 아이의 윗부분 회전과 비교 될 수 있습니다. 자기장에 노출 된 핵 스핀은 세차 운동이라고 불리는 현상 인 '흔들 리기'시작과 유사합니다. 유도 코일을 사용하여 측정 할 수있는 전자기 신호를 생성합니다. 고해상도 취리히 (ETH Zurich)의 고체 물리학 교수 인 Christian Degen이 이끄는 연구원 팀은 새로운 접근법을 개발하여 단일 핵 스핀의 세차 운동을 직접 추적 할 수있게했습니다. 비교하여, 통상적 인 NMR 측정 은 측정 신호를 등록하기 위해 통상적으로 적어도 1012 내지 1018 원자핵 을 필요로한다. 그들의 프로젝트에서 ETH 연구원들은 다이아몬드에서 탄소 -13 원자의 거동을 분석했다. 탄소 핵의 세차 운동을 측정하기 위해 종래의 방법을 사용하는 대신 NV 중심에서 인접한 전자의 스핀 (다이아몬드 결정 격자의 불완전 함)을 센서로 사용했습니다. Degen 그룹의 박사 과정 학생 인 Kristian Cujia 는 "두 번째 양자 시스템을 사용하여 첫 번째 양자 시스템의 동작을 연구함으로써 매우 민감한 측정 방법을 만들었습니다." 미래의 응용 가능성 모든 측정이 시스템에 영향을 미치기 때문에 양자 시스템은 고정하기가 어렵습니다. 따라서 연구진은 세차 운동을 지속적으로 추적 할 수 없었다. 그것의 운동은 너무 급격하게 바뀌었을 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 일련의 약한 측정을 통해 빠르게 연속적으로 탄소 원자의 스핀을 포착하는 특별한 측정 방법을 개발했습니다. 결과적으로, 그들은 관측의 영향을 시스템을 측정 할 수 없을만큼 작게 유지할 수 있었기 때문에 원래 원형 모션을 인식 할 수있었습니다. "우리의 방법은 NMR 기술의 놀라운 진보를위한 길을 열었습니다. "이것은 잠재적으로 우리가 개별 분자 의 스펙트럼 을 직접 기록 하고 원자 수준에서 구조를 분석 할 수있게 해줍니다 ." 첫 번째 예로, 물리학 자들은 다이아몬드 격자에서 탄소 원자의 3 차원 위치를 원자 분해능으로 확인했습니다. 물리학 자들은이 개발에서 엄청난 잠재력을 보았습니다. 이러한 상세한 NMR 측정은 최근 수십 년 동안 기존 NMR 분광법의 경우처럼 이미 많은 분야에서 완전히 새로운 통찰력을 이끌어 낼 수있었습니다. " 이 연구는 Nature에 발표되었다 . 추가 탐색 매우 고해상도 자기 공명 영상

추가 정보 : 약한 측정으로 단일 핵 스핀의 세차 운동을 추적, Nature (2019). DOI : 10.1038 / s41586-019-1334-9 , https://www.nature.com/articles/s41586-019-1334-9 저널 정보 : 자연 ETH 취리히 제공

.압력을가함으로써 폐열로부터 더 많은 전기를 생성합니다

에 의해 오사카 대학 그림 1 : (왼쪽) SnSe의 층상 결정 구조의 개략도. (오른쪽) SnSe에 대한 150 K와 300 K에서의 열전 전력 계수의 압력 의존성. Inset은 SnSe에서의 계곡 토폴로지에서의 해당 변화의 개략도를 보여줍니다. 학점 : 오사카 대학, 2019 년 6 월 27 일

오사카 대학의 연구원들은 압력을 변화시킴으로써 유망한 열전 재료의 역률을 100 % 이상 향상시킬 수 있었고 열전 특성이 개선 된 신소재의 길을 열었습니다. 열전 재료는 온도 차이로 인해 전기를 생성 할 수있는 독창적 인 능력을 가지고 있으므로 낭비되는 열 (예 : 노트북 컴퓨터 나 서버의 열)을 전기로 변환하는 데 잠재적으로 사용될 수 있습니다. 개선 외에도 열전 특성 물질을의 연구자들은 재료의 열전 특성은 Lifshitz 사람 천이로 지칭되는 띠 구조의 토폴로지의 변화로부터 기인 것으로 나타났다. 이 천이는 대칭 파단없이 발생하기 때문에 기존의 란다 우형 위상 천이와는 다릅니다. 연구진은 Lifshitz 전이가 초전도, 복잡한 자성 및 열전자 특성과 같은 많은 양자 현상에서 결정적인 역할을한다고 믿을만한 근거를 오랫동안 가지고 있었지만 직접적인 증거가 부족했습니다. 이 새로운 연구에서 오사카 대학의 연구자들은 열전 재료의 Lifshitz 전이와 물리적 특성 사이의 직접적인 연관성을 보여주었습니다. "우리는 압력을가하면서 압력을 가하고 양자 진동을 측정함으로써 Lifshitz 전환을 추적 할 수있었습니다."라고 대응 저자 인 Hideaki Sakai는 말합니다. 연구진은 적은 양의 전도성 캐리어를 가진 반도체 인 열전 재료 인 주석 셀레 나이드 (SnSe)를 연구했다. 반도체에서 낮은 에너지 원자가 밴드는 전자로 채워지는 반면 높은 에너지 전도 밴드는 비어 있습니다. 일부 불순물 및 / 또는 화학적 결함이 도입되면, 전도성 캐리어는 전도 및 가전 자대 (conductance and valence band)에서 각각 전자 및 정공으로 도입되고, 반도체는 도체처럼 행동 할 것이다. 재료의 전기적 전도 특성에 영향을주는 것 외에, 밴드 구조는 열전기 능력과 같은 양자 현상에 영향을 미친다. 셀레늄 주석의 원자가 밴드는 완전히 평평하지는 않지만 일반적으로 두 개의 계곡이있다.

그림 2 : 압력 하에서의 열전기 및 전기 측정 설정. 학점 : 오사카 대학 "

우리가 물질에 대한 압력을 증가 시켰을 때, Lifshitz 전이가 일어 났을 때 물질에서 2 개에서 4 개 사이의 변화가 관찰되었습니다"라고 사카이 히데아키 (Saki Hideaki)는 말한다. 연구자들은 계곡 수의 변화가 주석 셀레 나이드의 열전 특성을 크게 향상시키는 데 직접적인 원인이된다는 것을 실험적으로나 이론적으로 보여줄 수있었습니다. 연구 결과는 장래에 개선 된 열전 재료 를 준비하는 데 도움 이 될 수 있으며 또한 다양한 전송 특성에 대한 Lifshitz 전환 효과를 명확히하여 밴드 구조에서 계곡 자유도를 활용하는 새로운 전자 장치와 같은 잠재적 인 응용 분야를 이끌어 낼 수 있습니다. 추가 탐색 고효율 열전 재료 : 주석 셀렌에 대한 새로운 통찰력 자세한 정보 : T. Nishimura et al. SnSe에서 압력 유도 Lifshitz 전이로 인한 열전기 효율의 대폭 향상, Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.226601 저널 정보 : Physical Review Letters 오사카 대학 제공

.발견 된 빛의 새로운 속성

Bob Yirka, Science X Network, Phys.org 작성 크레딧 : CC0 공개 도메인. 2019 년 6 월 28 일 보고서

스페인과 미국의 몇몇 기관들과 제휴 한 연구원 팀이 빛 자체 토크 (light-self-torque)의 새로운 속성을 발견했다고 발표했습니다. 저널 사이언스에 게재 된 논문 에서이 그룹은 그들이 새로운 재산을 발견하고 그것을 사용할 수있는 방법을 설명합니다. 과학자들은 파장과 같은 빛의 속성에 대해 오랫동안 알고 있습니다. 더 최근에, 연구자들은 빛이 뒤틀릴 수 있다는 것을 발견했다 . 이것은 각운동량 (angular momentum) 이라는 속성 이다 . 고도로 구조화 된 각운동량을 갖는 빔은 궤도 각운동량 (OAM)을 가지고 있다고 알려져 있으며 와류 빔 ( vortex beam) 이라고 불립니다 . 그들은 공통 중심을 둘러싼 나선형으로 나타나고 평평한 표면을 칠 때 도넛 형 모양으로 나타납니다. 이 새로운 노력에서 연구자들은 이전에는 볼 수 없었던 방식으로 빛이 작동하는 것을 발견했을 때 OAM 광선으로 작업하고있었습니다. 아르곤 가스의 구름에서 두 개의 레이저를 발사하는 실험은 빔이 겹치도록 강요했으며, 합쳐져 아르곤 구름의 다른 쪽에서 단일 빔으로 방출되었습니다. 결과는 일종의 와류 빔이었습니다. 연구자들은 레이저가 각기 다른 궤도 각운동량을 갖고 있으며 약간의 동조가없는 경우 어떻게 될지 궁금해했습니다. 이것은 점차적으로 변화하는 뒤틀림을 가진 코르크 마개처럼 보인 보를 가져 왔습니다. 그리고 광선이 평평한 표면을 칠 때 , 그것은 초승달처럼 보였다. 또 다른 방법에보고 주목 연구자는 단일 광자 빔의 전면은 뒤쪽에 광자보다 느리게 그 중심을 선회 한 빔. 연구자들은 새로운 재산 자체 토크를 즉각 재촉했다. 그리고 그것은 새로 발견 된 빛의 속성 일뿐만 아니라 예견된 적이없는 재산이기도하다.

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2019/5d15fe846577f.mp4

광선의 새로운 속성, 궤도 각운동량의 시간적 변화와 관련된 빛의 자체 토크. 극한의 고조파 생성을 통해 자체 토크를 갖는 극단 자외선 초고속 펄스가 생성됩니다. 크레디트 : JILA (미국) Rebecca Jacobson, Innovacion Digital 및 Universidad de Salamanca (스페인) 연구진 은 통신 장비의 주파수를 변조하는 것과 매우 유사한 방식으로 빛 의 궤도 각 운동량 을 변조하는 기술을 사용하는 것이 가능해야한다고 제안했다 . 이것은 매우 작은 물질을 조작하는 새로운 장치의 개발로 이어질 수 있습니다. 추가 탐색 여러 가지 빛깔이 새로운 결절 방식으로 비틀어집니다.

https://phys.org/news/2019-06-property.html

.중력과 관련된 최적의 양자 계산

Lisa Zyga, Phys.org 신용 : Anni Roenkae, pexels.com, 2019 년 6 월 28 일 기능

정보와 중력은 완전히 다른 것처럼 보일 수 있지만 공통점은 그들이 둘 다 기하학의 틀에서 설명 될 수 있다는 것입니다. 이 연결을 바탕으로, 새로운 논문은 최적의 양자 계산을위한 규칙이 중력에 의해 설정된다는 것을 제안합니다. 교토 대학의 Paweł Caputa 물리학 자와 아르헨티나의 Centro Atómico de Bariloche 연구소의 Balesiro의 Javier Magan 은 Physical Review Letters 의 최근 호에서 양자 컴퓨팅 과 중력 사이의 연결에 관한 논문을 발표했습니다 . 계산 복잡성 의 분야 에서 주요 아이디어 중 하나는 문제를 해결하기 위해 (계산 자원 측면에서) 비용을 최소화하는 것입니다. 2006 년 마이클 닐슨 (Michael Nielsen)은 미분 기하학에서 볼 때 계산 비용이 거리에 의해 추정 될 수 있음을 보여주었습니다. 즉, 계산 비용을 최소화하는 것이 곡선 표면의 두 점 사이에서 가능한 가장 짧은 거리 인 최소 '측지학'을 찾는 것과 같습니다. 이 기하학적 관점은 중력을 묘사하는 데 사용 된 개념과 매우 유사하므로 Nielsen의 연구 결과를 통해 연구자는 계산 복잡성과 중력 간의 가능한 연결을 조사 할 수있었습니다. 그러나 연구는 도전적이며, 연구자들은 양자 중력 과 관련된 홀로그램 모델 , 특히 컨 포멀 필드 이론 에서 "복잡성"을 정의하는 방법과 같은 기본적인 문제를 파악하려고 아직도 노력하고 있습니다. 현재이 분야에 기초를 놓기위한 여러 가지 제안이 있습니다. 새로운 논문의 주된 목적은 단 하나의 양 (중앙 요금)에만 의존하는 복잡성에 대한 보편적 인 묘사를 제안함으로써이 다른 아이디어들을 함께 모으는 것이다. 이것은 (양자) 중력의 복잡성과 개념 사이의 연결을 발견하게되고, 중력이 최적의 양자 계산을위한 규칙을 지배 할 가능성과 같은 흥미로운 함축을 이끈다. "최근에 양자 계산 이론가 (Nielsen 포함)는 양자 회로의 복잡성이 '단일 변환의 복잡성 형상'에서 가장 짧은 측지선 길이에 의해 추정 될 수 있다는 아이디어를 제시했습니다 . "라고 Caputa는 Phys.org에 말했다 . "우리는 에너지 운동량 텐서에 의해 주어진 양자 게이트를 갖는 2 차원 등각 장 이론에서 이러한 측지학의 '길이'는 2 차원 중력의 작용에 의해 계산된다는 것을 보여 주었다. "우리의 설정에서 복잡성 기하학의 최소 길이를 찾는 것은 중력 방정식을 푸는 것과 같습니다. 이것은 2 차원 등가 필드 이론에서 최적 계산을위한 중력 설정 규칙의 의미입니다." 이 관점은 중력이 계산 복잡도를 추정하고 문제를 해결하기위한 가장 효율적인 계산 방법을 식별하는 데 유용 할 수 있음을 제시합니다. Magan은 "특정 작업의 복잡성이라는 개념은 사용 가능한 도구를 사용하여 작업을 수행하는 것이 얼마나 어려운지를 보여줍니다. "계산의 양자 이론에서,이 개념은 양자 게이트에서 만들어진 양자 회로의 복잡성으로 일반화되며 일반적으로 어려운 문제입니다. "우리는 특정 범용 작업의 복잡성이 고전 중력 (일반 상대성 이론)을 사용하여 잘 추정되는 양자 시스템 계열이 있음을 보여주었습니다. 수년 동안 홀로그래피 및 안티 - 디 시터 / 컨 포멀 필드 이론을 사용하여 중력 우리의 발견에서 얻은 교훈은 중력 이 물리적 시스템에서 양자 계산 을 수행하는 방법을 가장 효율적으로 가르쳐 준다는 것입니다. "

추가 탐색 연구원은 홀로그램에서 대칭에 대한 제약을 보여줍니다. 자세한 정보 : Paweł Caputa 및 Javier M. Magan. "중력으로 양자 계산." 물리적 검토 편지 . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.231302 저널 정보 : Physical Review Letters

https://phys.org/news/2019-06-optimal-quantum-linked-gravity.html

.X- 레이 이미징은 고체 상태 배터리의 단선에 대한 단서를 제공합니다

하여 조지아 공대 George W. Woodruff 기계 공학부 및 재료 과학 및 공학부의 조교수 인 Matthew McDowell은 사이클 스테이션의 배터리를 검사합니다. 신용 : Rob Felt,2019 년 6 월 28 일

모든 고체 부품을 사용하는 새로운 배터리 설계 인 고체 배터리는 액체 기반 부품의 안전 문제를 동시에 피하면서 훨씬 많은 에너지를 보유 할 가능성이 있기 때문에 최근 몇 년 동안 주목을 받아 왔습니다. 그러나 장기간 지속되는 솔리드 스테이트 배터리를 만드는 것은 쉬운 일이라고 할 수 없습니다. 이제 조지아 공대 (Georgia Institute of Technology)의 연구자들은 X- 레이 컴퓨터 단층 촬영 (CT)을 사용하여 건전지의 물질 사이의 경계면 근처에서 균열이 어떻게 발생하는지 실시간으로 시각화했습니다. 연구 결과는 에너지 저장 장치 를 개선 할 수있는 방법을 찾는데 도움이 될 수 있습니다. "고체 전지는 리튬 이온 전지 보다 안전 할 수 있으며 잠재적으로 전기 자동차 및 전기 항공기에 이상적 일 수있는 더 많은 에너지를 보유 할 수 있습니다."라고 George W. Woodruff 기계 공학부의 조교수 인 매튜 맥도웰 (Matthew McDowell) 재료 과학 및 공학부 "기술적으로 볼 때 매우 빠르게 움직이는 분야이며, 이에 관심이있는 회사가 많이 있습니다." 전형적인 리튬 이온 배터리에서 에너지는 액체 전해질을 통해 양극과 음극 인 두 개의 전극 사이에 리튬 이온이 전달되는 동안 방출됩니다. 6 월 4 일 ACS Energy Letters 지에 6 월 4 일자로 발간 되었으며 국립 과학 재단 (National Science Foundation)이 후원 한 연구를 위해이 연구팀은 단단한 세라믹 디스크를 두 개의 고체 리튬 사이에 끼워 넣은 고체 배터리를 만들었다. 세라믹 디스크가 일반적인 액체 전해질을 대체했습니다.

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

조지아 테크 연구원은 기존 배터리보다 높은 안전성과 에너지 밀도를 제공 할 수있는 모든 고체 물질을 사용하는 새로운 배터리 설계를 연구하고 있습니다. 신용 : Josh Brown, Rob Felt McDowell은 다음과 같이 말합니다. "이 견고한 조각들을 함께 맞추고 장기간에 걸쳐 잘 작동하는 방법을 찾아내는 것은 어려운 일입니다. "우리는 이러한 견고한 부분들 사이에서 이러한 인터페이스를 엔지니어 링하여 가능한 한 오랫동안 사용할 수 있도록 노력하고 있습니다." Georgia Tech의 George W. Woodruff School의 조교수이자 X-ray imaging의 전문가 인 Christopher Saldana와 공동으로 연구진은 배터리를 X 선 현미경 아래에 놓고 충전 및 방전하여 물리적 변화는 저하를 나타냅니다. 며칠 동안 서서히 디스크 전체에 균열이 생겼습니다. 이러한 균열은 문제이며 리튬 금속과 고체 전해질 사이의 층간 층의 성장과 함께 발생합니다. 연구진은 사이클링 중 파쇄가 이온 흐름에 저항을 일으키는 것을 발견했습니다. "이것은 인터페이스에서 발생하는 원치 않는 화학 반응입니다."라고 McDowell은 말했습니다. "사람들은 일반적으로 이러한 화학 반응이 세포의 파괴를 일으키는 원인이라고 생각해 왔지만이 영상을 통해 우리가 배운 것은이 특정 물질에서 화학 반응 자체가 나쁜 것은 아니며 성능에 영향을 미치지 않는다는 것입니다 의 배터리 . 어떤 나쁜 것은 그 셀 골절이며, 그 셀의 성능을 파괴합니다. "

Georgia Tech의 학생 인 Thomas Marchese는 배터리를 조립합니다. 신용 : Rob Felt

파쇄 문제를 해결하는 것은 높은 에너지 밀도를 포함하여 고체 배터리의 잠재력을 열어주는 첫 번째 단계 중 하나 일 수 있습니다. 연구진 은이 관찰 결과가 다른 유형의 고체 배터리 에도 영향을 미칠 수 있다고 지적했기 때문에이 결과는보다 내구성있는 인터페이스 디자인으로 이어질 수 있다고 지적했다. McDowell은 "일반 리튬 이온 배터리의 경우 우리가 사용하는 재료가 얼마나 많은 에너지를 저장할 수 있는지 정의합니다. "순수한 리튬은 가장 많이 붙들 수 있지만 액체 전해질에서는 잘 작동하지 않습니다. 그러나 고체 전해질로 고체 리튬을 사용할 수 있다면 그것은 에너지 밀도의 성배가 될 것입니다."

추가 탐색 새로운 연구 결과 지금 가능한 가장 높은 에너지 밀도의 완전 고체 배터리 자세한 정보 : 자레드 티펜스 (Jared Tippens) 외, 솔리드 스테이트 배터리 전해질의 화학 기계적 분해의 가시화, ACS 에너지 편지 ( ACS Energy Letters) (2019). DOI : 10.1021 / acsenergylett.9b00816 에 의해 제공 조지아 공대

https://phys.org/news/2019-06-x-ray-imaging-clues-fracture-solid-state.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

.새로운 기술은 나노 물질이 어떻게 형성되고 성장하는지에 대한 통찰력을 제공합니다

노스 웨스턴 대학교의 아만다 모리스 (Amanda Morris) 크레딧 : ACS, 2019 년 6 월 27 일

새로운 형태의 전자 현미경은 연구원들이 나노 수준의 관상 재료를 "살아 있고"액체를 형성하면서 검사 할 수있게 해줍니다. 노스 웨스턴 대학 (Northwestern University)과 테네시 대학 (University of Tennessee)의 종합 전문 팀이 개발 한 가변 온도 액상 투과 전자 현미경 (VT-LPTEM)이라는 새로운 기술은 연구원들이 동적 인 민감한 물질을 고해상도로 조사 할 수있게 해줍니다. 이 정보를 통해 연구자들은 나노 물질이 어떻게 성장하고 형성하며 진화하는지 더 잘 이해할 수 있습니다. "지금까지 우리는 '죽은 정적 물질'만 볼 수있었습니다."노스 웨스턴의 나단 지아 네스 치 (Nathan Gianneschi) 연구원은 공동 연구를 주도했다. "이 새로운 기술을 통해 역학을 직접 조사 할 수 있습니다. 이전에는 할 수 없었던 것입니다." 이 논문은 이번 주 미국 화학 학회지에 온라인으로 게재되었다 . Gianneschi는 Northwestern의 Weinberg 예술 및 과학 대학의 Jacob and Rosaline Cohn 교수이며 McCormick 공과 대학의 재료 과학 및 공학 및 생의학 교수이자 나노 기술 국제 연구소의 부국장입니다. 그는 녹스빌 테네시 대학 (University of Tennessee)의 부교수 David Jenkins와 공동 연구를 진행했습니다. 살아있는 세포 이미징이 20 세기 초에 가능 해지자 생물학 분야에 혁명을 일으켰습니다. 처음으로 과학자들은 살아있는 세포를 활발히 개발, 이동 및 중요한 기능을 수행 할 때 볼 수있었습니다. 이전 연구자들은 죽은 고정 세포만을 연구 할 수있었습니다. 기술적 도약은 세포와 조직의 성격과 행동에 중요한 통찰력을 제공했다. Gianneschi는 "우리는 LPTEM이 나노 과학에 대해 생체 현미경으로 생물학을 수행 할 수 있다고 생각한다"고 말했다. LPTEM을 사용하면 연구원 들은 투과 전자 현미경으로 펼쳐지는 부품을 섞어 화학 반응 을 수행 할 수 있습니다 . 이 연구에서 Gianneschi, Jenkins와 그들의 팀은 금속 유기 나노 튜브 (MONTs)를 연구했습니다. 금속 유기 골격의 하위 클래스 인 MONT는 소형 전자 장치, 나노 스케일 레이저, 반도체 및 암 바이오 마커 및 바이러스 입자를 검출하는 센서에서 나노 와이어로 사용할 가능성이 높습니다. 그러나 몽타주는 잠재적 가능성을 열어주는 열쇠가 어떻게 형성되는지 이해하기 때문에 탐구되지 않습니다. 처음으로 노스 웨스턴과 테네시 대학교 팀은 MONTs가 LPTEM과 함께 형성되는 것을 지켜 보았고 유한 규모의 MONTs 묶음을 나노 미터 단위로 측정했습니다.

추가 탐색 과학자들은 최초로 유기 나노 입자를 비디오에 충돌시킵니다. 더 자세한 정보 : Kristina M. Vailonis 외, 액체 - 세포 투과 전자 현미경으로 이소 트리트릭 합성 (isoreticular synthesis)을 결합한 금속 - 유기 나노 튜브의 성장을 도운 것 , 미국 화학 학회지 ( Journal of the American Chemical Society) (2019). DOI : 10.1021 / jacs.9b04586 저널 정보 : American Chemical Society 저널 Northwestern University 제공

https://phys.org/news/2019-06-technology-insight-nanomaterials.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