완벽한 양자 포털 이국적인 인터페이스에서 나타납니다

 

 

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Edgar Tuniyants - Rain Behind My Window

 

 

.별 사이에서의 항해 : 어떻게 광자가 우주 비행에 혁명을 일으킬 수 있을까?

이반 쿠론 (Ivan Couronne) The Planetary Society에서 발표 한이 이미지는 지구 위에있는 LightSail 2의 아티스트 개념을 보여줍니다. 2019 년 6 월 20 일

며칠 후, SpaceX 팔콘 중공업 로켓은 플로리다에서 발사 될 예정이며, 인공위성은 빵 한 덩어리 크기이지만 거대한 폴리 에스테르 "태양열 돛"은 없다. 수십 년 동안 과학자들의 꿈 이었지만 최근에는 현실이되었습니다. 아이디어는 미친 듯이 들릴지도 모릅니다. 엔진이없고 연료도없고 태양 전지판 이없는 우주 공허함을 통해 공예를 추진하는 대신 광양으로 알려진 빛 에너지 패킷의 추진력 (이 경우 태양에서 발생)을 활용합니다. 월요일에 발사 될 우주선 인 LightSail 2 는 1980 년에 전설적인 천문학 자 Carl Sagan이 공동으로 설립 한 우주 탐사 를 촉진하는 미국 단체 인 Planetary Society에 의해 개발되었습니다 . 그러나 아이디어 그 자체는 그보다 훨씬 오래되었습니다. "1600 년대에는 요하네스 케플러가 별 사이를 항해하는 것에 대해 이야기했습니다."행성 협회 (Planetary Society)의 빌 니 (Bill Nye) 최고 경영자는 AFP에 말했다. 케플러는 세일과 배들이 "천국의 바람에 적응할 수있다"고 이론화했다. 그리고 "그것은 실제로 시가 아니다."미국에서 아이들 이후에 "과학 가이"로 알려진 나이는 말했다. 1990 년대에 전국적인 명성을 얻었으며 현재 Netflix 프로그램을 주최하는 TV 쇼. 그리고 태양 돛을 만드는 것은 당신이 상상할 수있는 최첨단 기술을 필요로하지 않습니다. 그것은 본질적으로 매우 얇은 필름의 큰 사각형 (사람의 머리카락의 너비보다 작음)이며, 이것은 또한 초경량 및 반사성입니다.

LightSail 2 우주선은 2016 년 5 월 23 일 캘리포니아 주 산 루이스 오비 스포 (San Luis Obispo)에있는 캘리포니아 폴리 테크닉 주립 대학교 (California Polytechnic State University)에서 성공적인 일일 시험 (day-in-the-life test)

그것은 32 평방 미터의 면적을 가지고 있으며, 1950 년대 이래 시장에 나와있는 폴리 에스테르 브랜드 Mylar로 만들어졌습니다. 광자가 돛에서 튕겨 나오면 튀어 오르는 빛과 반대 방향으로 운동량을 전달합니다. "우주선이 크고 날렵하고 질량이 적을수록 더 많은 힘을 얻습니다."Nye가 설명합니다. 이 광자가 제공하는 추력은 작지만 무제한입니다. "일단 궤도에 오르면 결코 연료가 부족하지 않을 것"이라고 그는 말했다. 일본의 우주국 은 2010 년에 이카 로스 (Ikaros)라고 불리는 태양열 돛을 발사했으나 다른 사람들은이 개념을 완전히 시험 할 수 없었다. "시간이 마침내 왔을 때의 낭만적 인 생각"이라고 Nye는 말했다. "우리는이 기술이 계속되기를 바랍니다." 무제한 에너지 그것의 전임자는 2015 년에 시작된 LightSail 1이었습니다. 그러나 며칠 동안 지속 된 그 임무는 문제를 경험했으며 단지 항해의 전개를 시험하기위한 것입니다. LightSail 2의 비용은 우주 선교 용어로는 7 백만 달러입니다. 1 년 동안 궤도에 머물러있는 것이 상상되며,보다 확실한 개념 증명을 나타냅니다.

빌 Nye, "과학 가이"로 미국에서 알려진 사랑하는 과학 커뮤니 케이 션 " "우리는 우주 탐사를 민주화하기를 원한다."라고 Nye는 열렬히 말했다. Nye는 대학과 기업들이이 기술을 채택하도록 초청했다. 플로리다에있는 케네디 우주 센터 (Kennedy Space Center)에서 발사 된 며칠 후, 라이트 서 일 2 (LightSail 2)는 경첩 모양의 태양열 어레이를 열고 거대한 사각형을 형성하는 돛의 4 개의 삼각형 부분을 전개 할 것이다. 이 시위를 위해 태양 전지 패널은 사진 및 지상 통신과 같은 위성의 다른 기능에 전력을 공급할 것입니다. 지구가 궤도를 도는 동안 항해에 대한 태양 복사의 압력으로 고도가 상승하기 시작합니다. 따라서 가까운 미래에이 기술이 어떻게 사용되는 것을 보게 될까요? 시작을 위해, 그것은 깊은 우주 탐험을 용이하게 할 수 있습니다. 비록 연료로 구동되는 우주선보다 훨씬 느리게 시작되지만 공간을 통해 영구적으로 가속화되어 결국은 놀라운 속도를 얻습니다. 다른 응용 프로그램은 우주 의 정지 지점에 프로브를 유지하는 데 있습니다.이 프로브 는 무한정 수정해야합니다. 예를 들어, 지구 근처의 소행성을 바라 보는 망원경이나 북극 위의 고정 궤도에 고정해야하는 위성. "10 년 동안 엄청난 양의 로켓 연료가 필요합니다. 실용적이지 않습니다." 반면에 광자는 무제한입니다. 보너스로 과학자는 "육안으로 육안으로 볼 수있을 것"이라고 말했다.

추가 탐색 LightSail 2, SpaceX 팔콘 헤비 로켓에 다음 달에 발사 예정

https://phys.org/news/2019-06-stars-photons-revolutionize-space-flight.html

 

 

.완벽한 양자 포털 이국적인 인터페이스에서 나타납니다

로 메릴랜드 대학 클라인 터널링에서, 음으로 대전 된 전자 (밝은 색의 구체)는 장벽을 통해 완벽하게 통과 할 수 있습니다. 새로운 실험에서, 연구자들은 특별한 종류의 초전도체로 전자의 클레이 터널링을 관찰했다. 전자가 장벽을 통과 할 때, 그들은 각각 파트너를 포착하여 실험에서 측정 된 컨덕턴스를 두 배로 늘렸다. 음으로 하전 된 여분의 전자와 균형을 이루기 위해, 양전하를 띤 구멍 (어두운 구)이 장벽으로부터 반사되어 되돌아옵니다 - Andreev 반사라고 알려진 과정. 신용 : Emily Edwards / 공동 양자 연구소

메릴랜드 대학의 연구원들은 입자가 장벽처럼 터널을 통과 할 수있게 해주는 양의 특질에 대한 가장 직접적인 증거를 수집했습니다. 저널 Nature 의 2020 년 6 월 20 일호에 실린이 결과 는 엔지니어가 미래의 양자 컴퓨터, 양자 센서 및 기타 장치를위한보다 균일 한 구성 요소를 설계 할 수있게 해줍니다. 새로운 실험은 좀 더 일반적인 양자 현상의 특수한 경우 인 클라인 터널링 의 관찰이다 . 양자 세계에서 터널링은 전자와 같은 입자가 실제로 넘어갈 에너지가 충분하지 않더라도 장벽을 통과 할 수있게합니다. 키가 큰 장벽은 일반적으로 이것을 더 어렵게 만들고 더 적은 입자를 통과시킵니다. 클라인 터널링은 장벽이 완전히 투명 해지면 발생하며 장벽의 높이에 관계없이 입자가 통과 할 수있는 포털을 엽니 다. UMD의 나노 물리학 및 고급 재료 센터 (CNAM), JQI (Joint Quantum Institute) 및 CMTC (Condensed Matter Theory Center)의 과학자 및 엔지니어는 UMD의 재료 과학 및 공학 및 물리학과에 임명되어 효과의 가장 강력한 측정. "클라인 터널링은 원래 100 년 전에 처음으로 예측 된 상대 론적 효과였습니다."UMD의 재료 과학 및 공학 교수 인 타케우치 (Ichiro Takeuchi)는 다음과 같이 말합니다. "최근까지도, 당신은 그것을 관찰 할 수 없었습니다." 클라인 터널링 (Klein tunneling)에 대한 증거를 수집하는 것은 거의 불가능했다. 즉, 빛의 속도에 근접하게 움직이는 고 에너지 양자 입자의 세계. 그러나 지난 수십 년 동안 과학자들은 빠르게 움직이는 양자 입자를 지배하는 규칙 중 일부는 비정상적인 물질의 표면 근처를 여행하는 상대적으로 느린 입자에도 적용된다는 것을 발견했습니다. 연구원이 새로운 연구에서 사용한 이러한 물질 중 하나는 저온에서 토폴로지 절연체 가되는 물질 인 사마륨 헥사 보 라이드 (SmB6) 입니다. 나무, 고무 또는 공기와 같은 일반적인 절연체에서는 전자가 갇히고 전압이 가해지더라도 움직이지 않습니다. 따라서, 자유 와이어 로밍 동지와는 달리 절연체 내의 전자는 전류를 전도 할 수 없다. SmB6과 같은 토폴로지 절연체는 하이브리드 재료처럼 동작합니다. 충분히 낮은 온도에서 SmB6의 내부는 절연체이지만 표면은 금속이며 전자가 자유롭게 이동할 수 있습니다. 또한, 전자가 이동하는 방향은 위 또는 아래로 향하게 할 수있는 스핀이라는 고유의 양자 특성에 고정됩니다.

오른쪽으로 이동하는 전자는 항상 자신의 스핀을 위로 향하게하고 전자를 왼쪽으로 이동하면 스핀이 아래로 향하게됩니다. SmB6의 금속성 표면은 클라인 터널링을 발견하기에 충분하지 못했다. 다케우치 (Takeuchi) 연구진은 SmB6의 표면을 어떠한 저항도없이 전류를 전도 할 수있는 초전도체로 변형시킬 필요가 있음을 확인했다. SmB6를 초전도체로 바꾸기 위해, 그들은 YB6 (Yttrium hexaboride) 층 위에 얇은 필름을 둡니다. 전체 어셈블리가 절대 0보다 약간 높은 온도로 냉각되었을 때, YB6는 초전도체가되었고, 근접성으로 인해 SmB6의 금속 표면이 초전도체가되었습니다. CNB의 디렉터이자 연구 논문의 공동 저자 인 UMD의 물리학 교수 인 존 피에르 파글 리온 (Johnpierre Paglione)은 SmB6과 그 이트륨 스왑 친척이 동일한 결정 구조를 공유하는 것은 "뜻밖의 단편"이라고 말했다. "그러나 우리가 가지고있는 종합 팀은이 성공의 열쇠 중 하나였습니다 위상 물리학, 박막 합성, 분광학 및 이론적 인 지식을 가진 전문가가 실제로이 시점에 이르렀습니다."라고 덧붙입니다. 그 조합은 클라인 터널링을 관찰하는 올바른 조합을 입증했습니다. 작은 금속 팁을 SmB6의 상부와 접촉시킴으로써, 팀은 팁으로부터 초전도체로의 전자 전달을 측정 하였다. 그들은 완벽하게 배가 된 컨덕턴스를 관찰했습니다. 컨덕턴스는 전압이 변할 때 재료가 어떻게 변하는지를 측정 한 것입니다. "우리가 처음으로 배증을 관찰했을 때 나는 그것을 믿지 않았다"고 다케우치는 말한다. "어쨌든 나는 이상한 관찰이다. 그래서 나는 이순훈 연구원과 연구 과학자 샤오 항 장에게 돌아가 실험을 다시 요청했다." Takeuchi와 그의 실험 동료들은 측정 값이 정확하다고 확신했을 때 처음에는 두 배로 된 전도도의 원인을 이해하지 못했습니다. 그래서 그들은 설명을 찾기 시작했습니다. 물리학 교수이자 CMTC의 JQI 연구원 인 UMD의 Victor Galitski는 Klein 터널링이 관련 될 수 있다고 제안했습니다. "처음에는 직감이었습니다."라고 Galitski는 말합니다. "그러나 시간이 지남에 따라 Klein 시나리오가 사실 관측의 근본 원인이 될 수 있다고 확신하게되었습니다." MSE의 동료 연구 과학자이자 JQI의 연구 과학자 인 Valentin Stanev는 Galitski의 직감을 기꺼이 받아 들였고 Cllein 터널링이 SmB6 시스템에서 어떻게 나타날 수 있는지에 대한 신중한 이론을 연구했습니다. 궁극적으로 실험 데이터와 잘 일치하는 예측을합니다. 이 이론은 클라인 터널링이 금속과 초전도체 사이의 모든 경계에서 나타나는 효과 인 안드리 프 반사의 완벽한 형태로서이 시스템에서 나타남을 제시했다. Andreev 반사는 금속에서 전자가 초전도체로 홉핑 될 때마다 발생할 수 있습니다. 초전도체 내부에서 전자는 쌍으로 살아야하므로 전자가 맴돌 때 친구와 만나게됩니다. 홉 전후의 전하의 균형을 맞추기 위해 , 과학자들이 구멍이라고 부르는 반대 전하를 띠고있는 입자는 다시 금속으로 반사되어야합니다. 이것은 Andreev 반성의 특징입니다. 전자가 들어가면 구멍이 다시 생깁니다. 그리고 한 방향으로 움직이는 홀은 반대 방향으로 움직이는 전자와 같은 전류를 전달하기 때문에이 전체 프로세스는 전체 컨덕턴스 - 금속과 위상 학적 초전도체의 접합부를 통과하는 클라인 터널링의 서명 -을 두 배로 만듭니다. 금속과 초전도체 사이의 전통적인 접합부에는 항상 홉을 만들지 않는 전자가 있습니다. 그들은 경계에서 벗어나서 Andreev 반사의 양을 줄이고 전도율의 정확한 배가를 방지합니다. 그러나 SmB6의 표면에있는 전자는 그들의 운동 방향이 그들의 스핀에 달려 있기 때문에 경계 부근의 전자 는 되돌릴 수 없으므로 항상 초전도로 곧바로 이동할 것입니다. "그라 핀 (graphene)에서도 클라인 터널링 (cllein tunneling)이 관찰되었다"고 타케우치는 말한다. "하지만 초전도체이기 때문에 효과가 더 훌륭하다고 말할 수 있습니다.이 정확한 배가와 산란의 완전한 상쇄를 얻을 수 있으며, 그래 핀 실험에서도 이와 비슷한 것은 없습니다." 초전도체 와 다른 물질 사이의 접합부는 정밀한 감지 장치뿐만 아니라 일부 제안 된 양자 컴퓨터 구조의 구성 요소이다. Takeuchi는 이러한 구성 요소의 단점은 항상 각 접합부가 약간 다르기 때문에 최적의 성능을 얻기 위해 끊임없는 튜닝 및 교정이 필요하다는 것입니다. 그러나 SmB6에서 클라인 터널링을 사용하면 연구자들은 마침내 그 불규칙성에 대한 해독제를 갖게 될 것입니다. "전자 기기에서 장치 간 확산이 가장 큰 적"이라고 타케우치는 말한다. "여기에 변동성을 없애는 현상이 있습니다." 연구 논문, "토폴로지 초전도 상태에서 클라인 역설로 인한 완벽한 Andreev 반영,"이승훈, 발렌틴 Stanev, 장 Xiaohang 장, 드류 Stasak, 잭 꽃, 조슈 S. 히긴스, Sheng 다이, 토마스 블룸, Xiaoqing 팬, 빅터 M. Yakovenko, Johnpierre Paglione, Richard L. Greene, Victor Galitski 및 Ichiro Takeuchi는 2019 년 6 월 20 일 Nature 지에 게재되었습니다 .

추가 탐색 논쟁을 해결하기 : 사마륨 헥사 보 리드의 전자 표면 상태를 해결하기 더 자세한 정보 : 토폴로지 초전도 상태의 클라인 (Klein) 역설로 인한 완벽한 Andreev 반성, Nature (2019). DOI : 10.1038 / s41586-019-1305-1 , https://www.nature.com/articles/s41586-019-1305-1 저널 정보 : 자연 Maryland 대학 제공

https://phys.org/news/2019-06-quantum-portal-emerges-exotic-interface.html

 

 

.이온 광선과 원자 smashers : 달 바위의 비밀

Daniel Stolte, 애리조나 대학교 1972 년 12 월 13 일에 Shorty라는 가파른 벽으로 둘러싸인 분화구 옆에 Apollo 17 우주 비행사 Harrison "Jack"Schmitt가 있습니다. UA의 Jessica Barnes는 미 항공 우주국 (NASA)에서 수집 한 일부를 포함하여 이전에 개봉하지 않은 샘플에 대한 접근 권한을 NASA가 선택한 과학자들 중 하나입니다 마지막 유인 임무는 달에 달려있다. 크레딧 : NASA, 2019 년 6 월 19 일

반세기 전 아폴로의 우주 비행사가 수집 한 달 샘플은 당시의 과학자들의 생각조차하지 못했던 질문에 대한 답변을 제공합니다. 새로운 기술 도구는 달, 지구 및 태양에 관한 가장 오래된 신비의 일부에 대한 통찰력을 제공합니다. 체계. 1969 년 7 월 20 일, 아폴로의 우주 비행사 인 닐 암스트롱 (Neil Armstrong)이 "Eagle"달 착륙 모듈에서 사다리를 타고 내려 가면서 그는 사람이 본 적이없는 가루가 묻어나는 회색의 바다에 둘러싸여 있음을 알게되었습니다. 그의 왼쪽 부팅에 의해 만들어진 상징적 인 프린트가 발견의 긴 여행에 첫 걸음, 달과 우리 자신의 세계에 대한 발견 - 둘 다 과학자들은 밝히기 시작하는 비밀을 보유하고 있습니다. Apollo 우주 비행사가 달의 풍경을 가로 질러 출발하는 동안 달 바위와 먼지 샘플을 수집 한 지 50 년이 지난 지금도 해결해야 할 수수께끼가 있으며 애리조나 대학교의 한 과학자가 답변을 찾고 있습니다. Jessica Barnes는 UA의 달과 행성 실험실에서 조교수로 임명되었으며, NASA는 최근 개봉하지 않은 달의 암석 샘플을 이용할 수 있도록 선정되었습니다. NASA의 Apollo Next Generation Sample Analysis 또는 ANGSA 프로그램에 따라 Barnes는 거의 4 온스의 암반을 포함하고있는 Apollo 17 샘플 71036에 액세스 할 수 있습니다. 그 임무를 수행 한 몇몇 시료는 초기에는 상온에서 질소 캐비넷에 의한 공기 노출로부터 보호 된 공칭 실험실 조건에서 가공 된 다음 반환 후 1 개월 이내에 냉장 보관되었습니다. "이 샘플들이 다시 가져 왔을 때, 큐레이터들은 '이 샘플은 우리가 대답하는 데 도움이 될 수있는 모든 질문에 대답 할 수있는 모든 방법을 가지고 있지 못하다'라는 예지력을 가졌습니다. 그래서 그들은 미래의 연구를 위해 일부를 잠그고, "반즈는 말한다. "그들은 미래의 기술로 인해 당시에는 불가능했던 일들을 할 수있게되었고, 사람들은 새로운 질문을하게 될 것이라는 것을 깨달았습니다. 우리가 지금 그 시점에 있기 때문에 정말로 흥미 롭습니다." 바 네스 (Barnes)는 초창기 태양계 에서 물이 어디서 왔는지, 그리고 시간이 지남에 따라 어떻게 변해 왔는지 알아 내고자합니다. 자신의 연구를 비롯한 이전의 연구 결과는 탄소 질의 콘드리트로 알려진 특정 우주 암석이 지구와 화성 및 잠재적으로 더 큰 소행성에 영향을 줄 때 물을 가져 왔다고 제안합니다. UA가 주도하는 OSIRIS-REx 표본 반환 사명의 대상 소행성 인 Bennu가 탄소 질 복합체 인 것은 우연이 아닙니다. 물을 따라 가라. "태양계의 물이 어디서 왔는지, 특히 지구, 화성 및 소행성 벨트에서 어떻게 끝났는지 이해하려면 달을 고려해야합니다."현재의 연구는 물 운석 추적에 초점을 맞추고 있습니다. 화성의 기원과 아폴로 11 호, 14 호, 17 호에서 수집 한 달 샘플 등이 있습니다. "지구에서의 삶의 시작을 이해하는 것은 물이 어떻게 여기에 도착했는지 이야기와 밀접하게 관련되어 있습니다. 달 샘플은 지구와 달리이 퍼즐에서 중요한 부분입니다. 가장 오래된 암석은 판 구조론에 의해 크게 지워졌으며, 고대의 암석 기록은 여전히 ​​손상되지 않았습니다. "

UA의 음력 및 행성 실험실의 Kuiper Materials Imaging and Characterization Facility에서 12 피트 높이의 투과 전자 현미경 컨트롤 패널에있는 Tom Zega. 이 장비는 연구원들이 외계 샘플에서 개별 원자를 볼 수있게 해줍니다. 신용 : Daniel Stolte / UANews

약 46 억년 전에 소용돌이 치는 가스와 먼지의 성운이 우리 태양계를 일으키는 원반으로 무너지기 시작했을 때 암석의 행성과 탄소 질의 운석 은 다른 장소 와 시간 에 따라 발달하고 있다고 Barnes는 설명한다. 초기 소행성을 물의 거미줄처럼 다루는 시나리오의 문제점. "불과 10 년 전 물이 표면뿐만 아니라 미네랄 내부에서도 달에서 발견되었습니다."라고 Barnes는 말합니다. "과학에서, 그것은 매우 짧은 시간 척도이고, 우리는 아직 모든 것을 알아 내지 못했습니다. 얼마나 많은 물이 있습니까? 우리가 달을 만들었다 고 생각한 큰 영향을받는 동안 지구로부터 왔을까요, 아니면 주어진 것입니까? 나중에 달에? 그것은 달의 맨틀 안에 균일하게 또는 패치로 분포되어 있나? " 그런 질문에 대한 답을 찾기 위해, Barnes는 아폴로 우주 비행사가 달 표면과 발걸음으로 달 표면을 십자가에 달리게했을 때 태어나지 않았지만 2000 년대 초반까지 발명되지 않은 기술을 사용하고 있습니다. "샘플을 처음 받으면 당신은 무엇을보고 있는지 알지 못하기 때문에 시각적 분석으로 시작합니다."Tom Zega는 입문 과학 실험실에서 사용 된 것과 같은 간단한 해부 현미경을 가리켜 말합니다. Zega는 ANGSA 프로젝트의 행성 과학 및 재료 과학 및 엔지니어링의 부교수이자 공동 연구원입니다. 그는 또한 LPL의 Kuiper Materials Imaging and Characterization Facility의 책임자입니다.이 시설은 가능한 한 지상 및 외계 샘플 모두에서 많은 정보를 추출하는 하나의 목표로 설계된 최첨단 시설입니다. 광학 현미경으로 달 바위 조각을 연구하는 것은 UA 연구자들이 처분 할 수있는 일련의 분석 기술의 첫 번째 단계 일뿐입니다. 마지막에는 12 피트 높이의 투과 전자 현미경 또는 TEM입니다. National Science Foundation과 NASA가 후원하는이 일련 번호는이 정확한 구성을 가진 세계 최초의 "1"이기 때문에 "1"입니다. 200,000 볼트의 전자 빔은 물질을 78 피코 미터까지 조사 할 수 있으며 인간의 두뇌가 이해 하기엔 너무 작은 크기입니다. "우리 태양계가 탄생 한 원자가 어떻게 생겼는지 알고 싶다면 보여 드릴 수 있습니다."라고 Zega는 말합니다. 그러나 그 기원과 역사에 대한 많은 세부 사항을 포기할 수있는 샘플을 얻으려면 단일 규율이 제공 할 수없는 복잡한 도구와 전문 지식을 필요로합니다. "오늘날 모든 흥미로운 과학은 다양한 분야의 교차점에서 발생합니다."라고 Zega는 말합니다. "우리 그룹에는 우주 물리 화학자, 양자 화학자, 천체 물리학 자, 천체 물리학 자 등이 있습니다.이 작업에는 고유 한 지식과 기술이 필요합니다 .TEM을 예로 들어 봅니다 : 양자 역학 도구이므로 전문가 여야합니다. 물리학, 재료 과학 및 화학에서 동시에. "

 

제시카 반즈 (Jessica Barnes)의 ANGSA 샘플 (Apollo 17 샘플 71036 포함)이이 돌맹이에서 부서졌습니다. 우주 비행사 잭 슈미트 (Jack Schmitt)가 왼쪽에 보인다. 크레딧 : NASA

나노 스케일

굴삭기 전자 마이크로 프로브 (electron microprobe) 라 불리는 또 다른 도구는 연구원들이 전자 빔으로 스캔하여 샘플의 특정 성질을 발견 할 수있게 해준다. 마찬가지로, 샘플의 공간 이미지가 나타나는데,이 경우 cosmochemists가지도처럼 읽을 수있는 밝은 영역과 어두운 영역의 추상적이고 얼룩덜룩 한 풍경이 드러납니다. "무거운 요소가 더 밝게 표시되고 밝은 요소는 더 어두워집니다."라고 Zega는 말합니다. "이것은 예를 들어, 달의 샘플에서 산소가 존재하는 곳과 양이 얼마나 많은지 비교해줍니다." 전자 대신에 x- 선으로 샘플을 스캔하는 것과 동일한 원칙을 적용하면 조금 더 명확 해집니다. Barnes가 이번 가을에 UA로 옮길 때, NASA의 Johnson Space Center에서 현재의 연구를 마무리 한 후, 그녀는 nanoscale을 나타내는 차세대 NanoSIMS 장비로 Kuiper Materials Imaging 및 Characterization Facility의 용량을 확장 할 수 있기를 희망합니다 2 차 이온 질량 분석법. 이 기술의 아름다움은 인간의 머리카락 너비의 1/50 이하인 매우 작은 크기로 동위 원소, 본질적으로 화학 원소의 다른 종류를 분석하는 능력에 있다고 Barnes는 말한다. 암석에서 수소와 염소와 같은 다양한 휘발성 성분의 조성을 측정하는 것은 연구원에게 암석이 결정화 된 마그마의 화학적 구성과 그 화학이 시간에 따라 어떻게 진화했는지에 대해 알려줍니다. "이 데이터를 통해 우리는 달 내부의 화학적 성질을 이해할 수 있습니다."라고 그녀는 말합니다. "궁극적으로 우리는 달이 진화 한 방법과 물의 출처에 대해 말할 수 있습니다." 가능성은 여기서 끝나지 않습니다. 아폴로 시대의 큐레이터에게 초점을 맞춘 이온빔 주사 전자 현미경 (FIB-SEM)은 완전히 과학 소설처럼 들렸을 것입니다 : 샘플 안의 원자들 사이의 결합을 갈륨 이온 빔으로 부술음으로써기구는 작동합니다 본질적으로 나노 규모의 굴삭기를 좋아한다고 Zega는 설명합니다. "삽 같은 역할을하는 다른 FIB와 비교했을 때를 제외하면 이것은 메스 (scalpel)입니다."라고 그는 말합니다.

Apollo 샘플 10049에서 물이 부족한 유리 (검은 색)의 바다에서 물을 함유 한 광물 (색상)을 보여주는 NanoSIMS 동위 원소 비율 이미지. 달 표면에서 식은 용암에서 결정화되는 마지막 단계입니다. 왼쪽 하단에있는 눈금 막대는 사람 머리카락의 너비의 약 1/50입니다. 크레딧 : Jessica Barnes

FIB-SEM은 과학자들이 샘플로부터 작은 조각을 높은 정밀도로 잘라내어 그 조각만을 분석 할 수있게합니다. 이 기술은 최근에 Zega 팀이 우리 태양계가 태어나 기 오래 전부터 별의 죽음의 벼락에서 위조 된 먼지를 발견 할 수있게했습니다.

손길이 닿지 않은 샘플

"우리가 샘플에서 알기를 원하는 것은 천체 물리학적인 모델을 기반으로 태양계가 어떻게 형성되었다고 생각하는지에 얼마나 잘 부합 하는가하는 것입니다." 제가 말합니다. 바 네스 (Barnes)는 달의 기원에 대해서도 마찬가지입니다. "지난 10 년 동안 임팩트 시뮬레이션과 수치 모델링의 주요 발전으로 인해 커뮤니티는 지구 - 달 시스템 생성에 관여했을 수있는 신체의 속도, 크기 및 수를 시뮬레이션 할 수있었습니다 . " 지구 밖의 시체에서 샘플을 분석하는 것은 물론 지구와 달의 기원을 뛰어 넘습니다. 그들은 과학자들이 시뮬레이션과 모델을 기반으로 태양계의 형성 과정에 대한 가설을 테스트 할 수있게 해주기 때문에 퍼즐의 핵심 요소입니다. "우리는 수십 년 동안 달 샘플을 가지고 왔습니다."라고 LPL의 책임자 인 Timothy Swindle은 말합니다. "우리 교수진은 오랫동안 달의 구성을 연구 해왔고,이 샘플들에 대해 특별한 점은 50 년 전에 가치가 있었으며 지금부터 50 년 후에 가치가있을 것이라는 점입니다." 반스는 아폴로 샘플이 50 년 후에 우리에게 무엇을 말해 줄 수 있는지 묻는 질문에 "이전에 읽지 않은 샘플을 연구 할 수 있다는 것은 완전히 새로운 달 샘플 반환 임무 와 같았습니다 . 우리는이 물질을 공개 한 역사의 일부가 될뿐만 아니라 우리는이 기회를 활용하여 대기 및 저온 저장과 같은 큐레이터 관행이 달의 수위를 측정하는 우리의 능력에 어떻게 영향을 미치는지 연구 할 것입니다. "전에는 해본 적이 없기 때문에 흥미 롭다."

추가 탐색 아폴로 달의 암석은 우주의 이해를 변화 시키는데 도움이됩니다. Arizona 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-06-ion-atom-smashers-secrets-moon.html

 

 

.Graphene 기반 잉크는 인쇄 가능한 에너지 저장 장치로 이어질 수 있습니다

Lisa Zyga, Phys.org (Top) 그라 핀 나노 시트를 잉크로 합성하는 염 템플릿 공정. (아래쪽) 잉크 및 인쇄 된 데모. 신용 : 웨이 외. © 2019 미국 화 학회, 2019 년 6 월 19 일 기능

연구진은 그라 펜 나노 시트로 만든 잉크를 만들었으며 잉크를 사용하여 3 차원 구조를 인쇄 할 수 있음을 입증했습니다. 저렴하고 환경 친화적 인 방법으로 대량 생산이 가능한 그래 핀 기반 잉크는 새로운 인쇄 가능한 에너지 저장 장치를 개발하는 방향으로 나아가고 있습니다. Soochow 대학의 Jingyu Sun과 Zhongfan Liu와 Shenzhen Graphene Institute의 Ya-Yun Li 연구원은 ACS Nano 의 최근 호에 실린 논문을 발표했다 . "우리의 연구는 직접 화학 기상 증착법을 이용하여 질소로 도핑 된 그라 핀 나노 시트의 염색체 템플릿상에서 의 확장 가능하고 녹색 합성을 실현합니다 . "이것은 우리가 인쇄 가능한 에너지 저장 분야에서 이렇게 파생 된 잉크를 더 탐구 할 수있게 해줍니다." 과학자들이 설명했듯이, 그라 핀 연구의 핵심 목표는 높은 품질과 저렴한 비용으로 대량 생산하는 것이다. 에너지 저장 응용 분야는 일반적으로 분말 형태의 그래 핀을 필요로하지만, 지금까지는 생산 방법으로 인해 불규칙한 층 두께와 구조적 결함 및 화학적 불순물이 많은 분말이 생성되었습니다. 이로 인해 고품질 그라 핀 잉크를 준비하는 것이 어려워졌습니다. 새로운 종이에서, 연구원들은 이러한 도전을 극복하는 그라 핀 잉크를 준비하는 새로운 방법을 시연 해왔다. 이 방법은 직접 화학 기상 증착법을 사용하여 NaCl 결정 위에 질소가 도핑 된 그래 핀 나노 시트를 성장시켜 질소와 탄소의 분자 조각을 NaCl 결정의 표면으로 확산시킵니다. 연구진은 NaCl의 천연 풍부 성과 저비용 및 수용성으로 인해 NaCl을 선택했습니다. NaCl을 제거하기 위해 코팅 된 결정이 물속에 잠기므로 NaCl이 용해되고 순수한 질소 도핑 된 그래 핀 케이지가 남습니다. 최종 단계에서, 케이지를 초음파로 처리하면 케이지가 2-7 개의 나노 시트로 변형되며, 각 나노 시트는 약 5-7 개의 흑연 층을 두껍게 만듭니다. 그 결과 질소 도핑 된 그래 핀 나노 시트는 더 큰 조각이 노즐을 막을 수 있기 때문에 인쇄에 대한 결함이 적고 이상적인 크기 (측면 길이가 약 5 마이크로 미터)를 갖는다. 연구자들은 나노 시트의 효과를 입증하기 위해 그라 핀 시트를 기반으로 한 잉크를 사용하여 다양한 3 차원 구조를 인쇄했습니다. 연구원들은이 시연에서 전극 재료 (바나듐 나이트 라이드) 의 전도성 첨가제로 잉크를 사용하고 고전력 밀도와 양호한주기 안정성을 갖는 수퍼 커패시터 용 유연 전극을 인쇄하기 위해 복합 잉크를 사용했다. 두 번째 시연에서 연구자들은 Li-S 배터리 용 중간층을 인쇄하기 위해 바인더 재료 ​​(폴리 프로필렌)와 함께 그라 펜 시트로 만든 복합 잉크를 만들었습니다. 종래의 재료만으로 이루어진 세퍼레이터를 사용하는 전지와 비교하여, 복합 재료로 제조 된 세퍼레이터는 향상된 도전성을 나타내어 전지 성능의 전반적인 향상을 가져왔다. "미래에 우리는 신기능의 인쇄 가능한 에너지 저장 애플리케이션에 고품질의 그래 핀 분말을 대량 생산하기 위해 직접 화학 기상 증착 기술 을 개발할 계획이다 "라고 Sun은 말했다. 추가 탐색 연구진은 고품질 graphene 대량 생산을위한 비용 효율적인 기술을 개발합니다.

더 자세한 정보 : Nan Wei et al. "인쇄 가능한 에너지 저장에 대한 질소 도핑 그래 핀 Nanosheets의 확장 가능한 소금 템플릿 기반 합성." ACS 나노 . DOI : 10.1021 / acsnano.9b03157 저널 정보 : ACS Nano

https://phys.org/news/2019-06-graphene-based-ink-printable-energy-storage.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

 

 

.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