하나 이상의 곡을 연주하는 그래 핀 초전도체

.달 기지를 만드는 법

이안 휘태커 (Ian Whittaker)와 가레스 도리 안 (Gareth Dorrian)의 The Conversation 달의 기지에 대한 작가의 인상. 크레딧 : NASA, 2019 년 7 월 24 일

인간이 처음 달에 걸어온 지 반세기 만에 수많은 민간 기업과 국가들이 달 표면에 영구 기지를 건설 할 계획입니다. 아폴로 시대 이후 기술적 진보에도 불구하고 이것은 매우 어려울 것입니다. 어떻게 시작해야합니까? 달 표면 조건 은 극단적입니다. 달은 가장 위도 어둠 2 주 뒤에 연속 햇빛의 이주의 결과로, 28 일 회전 기간이 있습니다. 달이 태양으로부터 열을 분산시키는 데 중요한 분위기가 없기 때문에 낮의 기온은 130 ° C까지 상승 할 수 있습니다. 한편, 가장 추운 야간 기온 은 -247 ° C로 기록되었습니다 . 보호 분위기가 없다는 것은 또한 유해한 우주 방사선에 대한 보호가 거의 없음을 의미합니다. 이것은 달 주민들이 방사선이 들어오는 것을 막기에 충분히 두꺼운 벽으로 건물을 짓고 시설을 떠날 때 성가신 우주복을 사용해야 만한다는 것을 의미합니다. 벽은 또한 외부와 내부의 압력 차이를 견딜 수 있고 고속에서 표면에 충돌하는 미세 먼지와 작은 미세한 반점이 미치는 영향에 대처할 수있을만큼 강해야합니다. 이러한 고려 사항은 우리가 첫 번째 기지를 확장하고 실제로 달에 구조물을 짓기 시작할 때, 유황과 골재 (곡물 또는 쇄석 된 정상적인 콘크리트 인 골재, 시멘트 및 물)가 혼합 된 음력 콘크리트 가 좋을 것이라는 것을 의미합니다 선택권. 그것은 비 다공성이며 강하고 달에 부족한 물을 필요로하지 않기 때문입니다. 또 다른 문제는 달에 낮은 중력 - 지구의 6 분의 1에 불과합니다. 시간이 지남에 따라 근육 및 뼈 손실과 같은 문제가 발생할 수 있습니다 . 영원한 달 정산은 운동을 요구하는 등의 위험을 최소화해야합니다. 일부 우주국 이 계획에 대한 세부 사항을 아직 발표하지는 않았지만, 달의 첫 번째 기지는 사전 구축되어 지구에서 달에 수송되어야하므로 즉시 사용할 수 있다고 가정 할 수 있습니다. 그러한베이스는 통기성 공기를 확실하게 유지해야합니다. 즉 산소가 공급되어야하고 이산화탄소가 제거되어야 함을 의미합니다. 국제 우주 정거장 (ISS)은 전기 분해 를 이용 하여 물을 산소와 수소로 분해하고 통풍구를 이산화탄소를 공간으로 포획합니다. 전원 모든베이스에 필수적인 요소는 전원 공급 장치 입니다. ISS는 일반적으로 우주 비행사를 완전히 지원할 경우 6 명의 우주 비행사를 지원하며 생명 지원에서 과학 장비 사용 및 물 재활용에 이르는 모든 업무에 75kW ~ 90kW의 전력이 필요합니다. 달의 식민지 개척자의 수와 수행하는 작업에 따라,이 전력 요구량은 절대 최소 수준으로 간주 될 수 있습니다. 한 가지 옵션은 태양 전지 패널 을 사용하는 것 입니다. 그러나 기지가 적도 지역에 위치해 있다면, 태양 전지판은 14 일 동안 연속적으로 전력을 생산할 것이며, 2 주간의 암흑이 뒤 따릅니다 . 그래서 식민지 사람들은 배터리에 전력을 저장하고 암흑기에 그것을 사용해야 할 것입니다. 그러나베이스가 북극이나 남극 에 배치 되면 태양 전지판은 일정한 햇빛을받습니다.

 

아티스트의 인상. 유럽 ​​우주국 (ESA). 크레딧 : CC BY-SA

원자로는 태양 광 발전에 대한보다 신뢰할만한 대안입니다. 최근 몇 년 동안 소형 핵분열로 에 많은 관심이있었습니다 . 문제는 작은 원자로조차도 몇 톤의 무게를 달 수 있다는 것인데, 이는 지구로부터 수송되어야 할 필요가 있다는 점에서 문제가된다. 우리가 만든 핵 이 현재 원시 상태에 퍼져 나갈 위험도 있습니다 . 또 다른 가능성은 방사성 동위 원소 열 생성기 이다. 이들은 방사성 물질과보다 차가운 외부 환경 사이의 온도차로부터 전류를 생성함으로써 에너지를 생산합니다. 지구에서는 실온이 상당히 따뜻하기 때문에 이것들은별로 효과가 없지만 달의 음영이있는 부분에서는 매우 추워집니다. 이러한 장치는 종종 태양 에너지를 활용하기 위해 태양으로부터 너무 멀리 이동하는 심 우주 탐침 의 전원 으로 사용되어 왔습니다 . 그러나 달의 식민지화의 경우 열을 전기로 변환하는 데별로 효율적이지 않기 때문에 매우 큰 숫자가 필요할 것입니다. 각각의 잠재적 인 전원 에는 장점과 단점이 있지만 태양 전지판은 올바른 위치에 배치 할 수있는 최상의 옵션입니다. 음식과 물 분명히 달의 주민들은 주로 식물을 기본으로 한 식단에서 생존해야합니다. 농업에서는 실용적으로 대규모 인프라가 필요하기 때문에 육류 및 기타 식품은 공급선에서 제공해야합니다. 그러나 이론적으로 음력 토양에서 식물을 재배하는 것이 가능합니다. 컴퓨터 모델은 토마토와 밀 이 발아 할 수 있음을 보여줍니다 . 식물은 충분한 음식을 제공 할 수 있도록 상당한 양의 공간을 필요로 할 것입니다. 기반은이를 수용 할만큼 충분히 커야합니다. 작물을위한 많은 영양소가 달 토양에서 이용 가능하지만, 식물 성장에 필수적인 질소의 부재는 중요한 과제로 남아 있습니다. 알루미늄 및 크롬과 같은 높은 수준의 금속도 있으며, 이는 식물에 독성을 줄 수 있습니다 . 수경법으로 자라는 식물을 토양 이라기보다 물에 자라는 기술과 인공적인 햇빛을 제공하는 LED 조명을 사용하여 이러한 문제 중 일부를 제거 할 수 있습니다. 예를 들어, 이는 내부 윈도우가없는 방 에서 수행 할 수 있습니다 . 수경법의 단점은 필요한 물의 양입니다. 물은 싱크대와 샤워 빗물, 땀과 소변에서 현재의 기술을 사용하여 쉽게 재활용 될 수 있습니다. 그러나 필연적으로 일부는 분실되고 꼭 필요합니다. 다행히도 달에서 물의 얼음 을 적당히 추출 할 수 있습니다 - 특히 기둥에서. 미래의 달 착륙지에 대한 마지막 주요 고려 사항은 건강과 안전입니다. 탐사의 잠재적 위험은 잘 문서화되어 있습니다. 우리는 남극과 같이 접근하기 어려운 지역에서 아픈 사람들을 치료하는 데 어려움이 있습니다. 남극 지역은 의료 지원이 여름철에 제한적이며 겨울철에는 사실상 존재하지 않습니다. 이것은 달의 기지가 의학적으로 자급 자족해야하며, 의료 장비 및 훈련 된 인력의 형태로 달에 더 많은 무게를 보내야한다고 제안합니다. 궁극적으로 우리는 달의 기반을 실현할 수있는 기술을 보유하고 있지만, 혁신의 규모는 그와 관련된 위험을 완전히 무효화 할 수 없습니다. 그러한 기반이 앞으로 나아가는 지 아닌지간에이 계산은 다른 어떤 것보다 더 중요합니다. 문제는 우리 사회가 달의 정착을위한 위, 달의 양상추의 위장을 가졌는지 여부입니다.

추가 탐색 달의 토양으로 미래의 힘을 얻다. The Conversation이 제공하는

https://phys.org/news/2019-07-moon-base.html

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Nicolas de Angelis - Voyage

 

 

.냉랭하고 건조한 행성에는 허리케인이 많이 날 수 있습니다

카일라 사차리아 스 ( Purdue University) 화성의 먼지 폭풍은 마른 저기압과 유사합니다. 제공 : NASA / JPL / Malin 우주 과학 시스템, 2019 년 7 월 24 일

지금까지 작성된 거의 모든 대기 과학 교과서는 허리케인이 본질적으로 습한 현상이라고 말합니다. 그들은 따뜻하고 습한 공기를 연료로 사용합니다. 그러나 새로운 시뮬레이션에 따르면 폭풍우는 매우 추운 건조한 기후에서도 형성 될 수 있습니다. 기후 변화 로 인해 지구 온난화와 습기가 증가하면서 특히 지구 온난화와 건조로 인한 기후 는 지구상에서 정상이 될 것 같지 않습니다 . 그러나이 발견은 다른 행성의 폭풍우와 허리케인의 본질적인 특성 때문에 현재 과학자와 교육자들이 사실이라고 믿고있는 것에 영향을 미칠 수 있습니다. "우리는 허리케인 우리가 지구에서 발생하는 사용하고 있으며, 우리는 춥고 건조한 기후로 이동하는 경우 이론적으로, 그들은 여전히 적용해야 온도에서 작동하는 방법에 대한 이론을 가지고있다"댄 Chavas의 조교수 말했다 지구 , 대기 및 행성 과학 퍼듀 대학에서. "우리는 허리케인에 물이 정말로 필요한지 알고 싶었습니다 . 그러나 우리는 그들이 다른 세계에있는 것이 아니라는 것을 보여주었습니다." 우리가 살고있는 세계에서 허리케인은 물이 필요합니다. 그들이 땅에 도착하면 에너지로 증발하는 물 밖으로 흘러 나옴에 따라 죽어 버리지 만 그럴 필요는 없습니다. 연구 결과는 대기 과학 저널 (Journal of the Atmospheric Sciences)에 발표되었다 . "액체와 증기 사이의 변화하는 단계가 없기 때문에 허리케인 이 형성 될 수 없다는 것을 의미하지 않는다 ."라고 Chavas는 말했다. MIT의 대기 과학 조교수 인 Timothy Cronin과 협력하여 그는 매우 기본적인 분위기를 모방하고 끊임없이 허리케인을 생성하는 컴퓨터 모델을 사용했습니다. 일반적인 허리케인 시나리오에서 이것은 바닥에 바다가있는 상자처럼 보입니다.하지만 Chavas는 그것을 표면을 마르거나 보통 허리케인을 생성하는 기온 아래로 식히기 위해 그것을 조정했습니다. 가장 차가운 시뮬레이션은 240도 켈빈 (-28F)에서 실행되었으며 충격적인 수의 사이클론을 생성했습니다. 이 춥고 건조한 폭풍은 일반적으로 지구의 허리케인보다 작고 약했지만 더 높은 빈도로 형성되었습니다. 온도가 내려 가면서 공기는 물을 적게 쥘 수있어 추운 온도 와 건조한 표면이 실험에서 비슷한 결과를 산출하는 이유를 설명합니다 . 240도 K에서 공기는 현대 열대 지방의 전형적인 기온보다 약 100 배 적은 수증기를 저장할 수 있습니다. 흥미롭게도, 사이클론이 전혀 형성되지 않은 온화한 온도와 수분 수준의 범위가 있습니다. 250 ~ 270 도의 켈빈 (-10F ~ 26F)에서는 허리케인이 발생하지 않았지만 연구자들은 이유를 모르겠습니다. 280 Kelvin (44 F)에서 대기는 다시 저기압으로 가득 찼습니다. "아마도 허리케인이 존재하기에 이상적인 정권이 존재한다는 것을 의미 할 수 있으며, 우리가 살고있는 현재의 세계는 하나입니다."라고 Chavas는 말했습니다. "아니면 물이없는 또 다른 세상에있을 지 모르지만 여전히 많은 허리케인을 생산할 수 있습니다. 화성과 같이 건조하고 바위 같은 행성에서 살 수 있는지 여부를 고려할 때 고려해야 할 부분이 될 수 있습니다." 그러한 행성은 지구에서 발생하는 것보다 더 많은 허리케인을 가질 수 있습니다. 과학자들은 다른 행성의 대기를 연구하기가 어렵 기 때문에 지구에 대한 지식과 대기가 어떻게 작용하는지에 대한 근본적인 이해를 가지고 작업해야합니다.

추가 탐색 기후 변화를 이해하려면 지금 날씨를 이해해야합니다. 자세한 정보 : Timothy W. Cronin 외, Dry and Semidry Tropical Cyclones, 대기 과학 저널 (2019). DOI : 10.1175 / JAS-D-18-0357.1 퍼듀 대학 제공

https://phys.org/news/2019-07-cold-planets-lot-hurricanes.html

 

 

.모양 이동 프로토 셀은 조기 생명의 메카니즘을 암시합니다

의해 브리스톨 대학 protocell 커뮤니티의 광학 (상단) 및 형광 (하단) 현미경 이미지는 교차 화학적 인 구배에서 자연스럽게 생성 된 4 개의 원형 셀 유형을 보여줍니다. 두 개의 다른 인공 morphogen이 배열의 왼쪽과 오른쪽에서 x 축을 따라 주입되어 protocell에서 모양, 구성 및 형광의 다양한 변화로 변환되는 반대 경사를 생성합니다. 모양 이동 유형에 대한 레이블이 맨 위 행에 표시됩니다. 학점 : 브리스톨 대학교, 2019 년 7 월 25 일 

발달 생물학에서 관찰 된 세포 분화의 과정에서 영감을 얻은 브리스톨 대학 (University of Bristol)의 연구자 들간의 학제 간 팀은 화학적 인 구배를 사용하여 세포와 같은 실재 (protocells)의 공동체를 형성하는 새로운 자발적인 접근법을 시연했다. Nature Communications 저널에 오늘 발표 된 새로운 연구 에서 브리스톨 화학 스쿨 (Bristol 's School of Chemistry)의 교수 인 Liangfei Tian 박사, Mei Li 박사 및 Avinash Patil 박사와 Protolife Research 브리스톨 센터의 Professor Bruce 공학 학부의 음료수 는 작은 구덩이 의 균일 한 집단 을 인공 세포의 다양한 공동체로 변형 시키기 위해 화학적 인 구배를 사용했습니다 . 팀은 처음으로 초음파를 사용하여 에너지 저장 분자 ATP가 포함 된 수천 개의 방울을 정기적으로 만들었습니다. 그들은 모양 이동 분자 (인공 morphogens)가 한 방향으로 인구를 통해 확산 수있었습니다. 몰 포젠이 액적과 접촉함에 따라 액 적은 서로 다른 모양, 화학적 조성 및 효소 활성을 지닌 멤브레인 - 경계 프로토 셀 (membrane-bounded protocell)로 연속적으로 변형되었다. 방울이 어떻게 변화했는지는 진행하는 화학적 구배에서 국소 morphogen 농도에 의존했다. 차별화의 물결이 인구를 가로 질러 이동하여 차별화 된 원형 세포의 패턴을 남기면서 복잡하고 질서 정연한 공동체가 동 질적 집단으로부터 자발적으로 출현하는 것으로 나타났습니다. Mann 교수는 다음과 같이 말했습니다 : "이 연구는 구조 및 기능이 단계적으로 변화하는 원형 세포를 자발적으로 건설 할 수있는 기회를 강조하기 때문에 protocell 연구에서 새로운 지평을 열었습니다. "연구가 막 시작되었지만, 결과는 비 평형 (흐름 기반) 조건에서 화학 감지 및 모니터링을위한 인공 세포 플랫폼을 개발하는 단계를 제공합니다." Tian 박사는 다음과 같이 덧붙였다. "액적 기반의 원형 세포가 초기 지구에서 막 경계 원형 세포에 대한 그럴듯한 전구 세포로 제안 되었기 때문에 우리의 연구는 현대의 생명 기원 이론에 영향을 줄 수 있습니다. 특히, 화학적 인 구배가 균일 한 인구 집단으로부터 원형의 다양성을 형성하기 때문에, 고대의 원시 생물 계에서 기능적 복잡성의 출현에 대해서도 유사한 메커니즘이 원인이 될 수있다 "고 말했다.

추가 탐색 사냥에 Protocells 저널 정보 : Nature Communications 브리스톨 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-07-shifting-protocells-hint-mechanics-early.html

 

 

.미래의 고효율 반도체 기술에 대한 밸리 트로닉스 핵심 이론

DGIST 몰리브덴 디설파이드의 계곡 영역 형성에 관한 다이어그램, 2D 결정 물질 및 전류 신호 제어 크레딧 : DGIST, 2019 년 7 월 24 일

DGIST 연구팀은 차세대 반도체 기술로 주목 받고있는 밸리 트로닉스 기술의 발전을 확장시킬 수있는 이론을 발견했다. 이것은 기존의 데이터 처리 속도를 뛰어 넘는 차세대 자기 기술로 한 단계 더 발전한 밸리 트로닉스 기술의 발전을 가져올 것으로 기대됩니다. DGIST는 6 월 17 일 DGIST 신소재 과학부의 재종 교수 연구팀이 차세대 반도체의 성능 향상, 비정상 전류의 발생 및 제어 메커니즘에 기여할 계곡 영역의 형성을 발견했다고 6 월 17 일 월요일에 발표했다. 이 연구는 계곡 영역, 현재 및 두 가지 다른 물리량 사이의 상관 관계를 발견하고 적용하면서 중요성을 가지고 있습니다. 계곡은 정점 또는 밴드 에너지의 가장자리이며 계곡 스핀이라고도합니다. Valleytronics는 골짜기를 결정하는 퀀텀 수를 사용하여 정보를 저장하고 사용합니다. 양자 정보 저장이 기존의 전하 또는 스핀 제어 기술을 능가하기 때문에 미래 전자 장치 및 양자 컴퓨팅 기술에 적용 가능합니다. valleytronics 는 차세대 반도체 엔지니어링 분야에서 spintronics와 nanoelectronics를 포함하는 무한한 잠재력을 가지고 있기 때문에 많은 연구자들이 valley control에 관한 연구를 수행 하고 있습니다. 그러나 안정성을 확보하는 데 어려움과 충분한 양의 계곡 때문에 실제 적용 가능성은 높지 않습니다.

변형 변화로 인한 계곡 영역 제어 및 비정상 횡단 전류의 생성에 관한 다이어그램. 크레딧 : DGIST

이재동 교수 팀은이 연구를 통해 차세대 2 차원 단층 반도체 재료 인 이황화 몰리브덴 에서 골짜기 영역 형성을 발견함으로써 계곡 스핀의 안정성 문제를 해결했습니다 . 계곡 영역은 물질 내부에서 동일한 계곡 운동량을 갖는 전자의 영역으로 정의됩니다. 팀은 극단적 인 나노 구조로 형성된 계곡 영역이 스핀 대신 정보를 저장하는 데 사용될 수 있음을 확인했습니다. 또한, 연구팀은 계곡 영역의 크기를 제어함으로써 비정상적인 횡단 전류를 생성 할 수 있음을 발견했다. 비정상 횡 방향 전류는 필연적으로 자벽의 움직임으로 인해 발생하며 계곡 영역 의 움직임에 따라 한 방향으로 만 흐릅니다.. 그들은 또한 기존의 반도체 헤테로 구조 다이오드와 달리 단결정 나노 구조 물질 인 다이오드 메카니즘의 적용 가능성을 제안하고 보여 주었다. 이재동 신흥 재료학과 교수는 "이번 연구를 통해 우리는 계곡 자기 및 전기 신호 제어 의 두 가지 현상을 동시에 한 개의 2-D 결정체에서 사용할 수있는 밸리 트로닉스의 핵심 이론을 발견했다 . 우리는 밸리 트로닉스 연구가 저전력, 고속 정보 스토리지 플랫폼의 발전을 가속화하기 위해 더 많은 분야에 적용될 수있게되기를 바랍니다. " 추가 탐색 2-D 재료의 음향 파에 의해 유발 된 비 전통적 현상

더 많은 정보 : Kim Youngjae et al, Valley 자기장을 통해 유도 된 비정상적인 전자 동역학 : Valleytronic 현 처리법, Nano Letters (2019). DOI : 10.1021 / acs.nanolett.9b01676 저널 정보 : Nano Letters 제공 : DGIST

https://phys.org/news/2019-07-valleytronics-core-theory-future-high-efficiency.html

 

 

.하나 이상의 곡을 연주하는 그래 핀 초전도체

Theresa Duque, Lawrence Berkeley 국립 연구소 그라 핀 / 질화 붕소 모아레 초 격자 물질은 붕소 질화물 (적색 및 청색)의 2D 층 사이에 샌드위치 된 그라 핀 (회색)의 3 개의 원자 적으로 얇은 (2D) 층으로 구성되어 모아레 (moire) 초 격자 라 불리는 반복 패턴을 형성한다. 초전도성은 밝은 녹색 원으로 표시됩니다. 크레딧 : Guorui Chen 외 ./Berkeley Lab, 2019 년 7 월 17 일

미국 에너지 부 (US Department of Energy)의 로렌스 버클리 국립 연구소 (버클리 연구소) 연구원은 인간의 머리카락보다 얇지 만 특별한 특성을 지닌 그래 핀 장치를 개발했다. 스위치의 단순한 뒤집기로 전류를 차단하는 절연체와 다시 초전도체로 돌아가는 에너지를 잃지 않으면 서 전기를 전도하는 초전도 물질로 쉽게 전환됩니다. 그들의 연구 결과는 Nature 지에 오늘보고되었다 . "일반적으로 누군가가 초전도 양상에서 전자가 상호 작용하는 방식을 절연 대 상으로 연구하기를 원한다면 서로 다른 물질을 볼 필요가 있습니다. 우리 시스템에서는 초전도 위상과 절연 위상을 모두 연구 할 수 있습니다 이 연구의 선두 주자 인 Guorui Chen과 연구를 주도한 Feng Wang 연구실의 박사후 연구원은 말했다. 버클리 연구소 재료 과학과의 교수 과학자 인 왕 (Wang)은 UC 버클리 물리학 교수이기도합니다. 그라 핀 장치는 3 개의 원자 적으로 얇은 (2-D) 그라 핀 층으로 구성됩니다. 질화 붕소의 2-D 층 사이에 샌드위치 될 때, 이는 므아리 초 격자 라 불리는 반복 패턴을 형성한다. 이 물질은 다른 과학자들이 고온 초전도 (high-temperature superconductivity) 라고 불리는 현상 뒤에있는 복잡한 역학을 이해하는 데 도움이 될 수 있는데, 여기서 물질은 예상보다 높은 온도에서 저항없이 전기를 전도 할 수있다. 이전 연구 에서, 연구자들은 3 중 그래 핀으로 제조 된 장치에서 모트 절연체의 특성을 관찰했다고보고했다. 모트 (Mott) 절연체는 전기 전도도를 예측하는 고전 이론에도 불구하고 얼어 붙지 않는 온도에서 수백 도의 전기 전도를 중단하는 재료입니다. 그러나 Mott 절연체는 초전도 화를 위해 더 많은 전자 또는 양전하를 더함으로써 초전도가 될 수 있다고 오랫동안 믿어왔다. 지난 10 년 동안 연구자들은 열 및 전기를 효율적으로 처리하는 능력으로 알려진 그라 핀으로 시작하는 다양한 2 차원 재료를 결합하는 방법을 연구했습니다. 이 연구에서, 다른 연구자들은 그라 핀으로 형성된 무아레 superlattices가 레이어가 바로 각도로 정렬되면 초전도 같은 이국적인 물리학을 전시 발견했다. "그래서 이번 연구를 위해 우리는 '우리의 3 중 그래 핀 시스템이 모트 절연체라면 초전도체 일 수 있을까?'라고 Chen은 말했다.

 

광학 현미경을 통해 보이는 3 중층 그래파이트 / 붕소 나이트 헤테로 구조 장치의 두 가지 견해. 금 나노 컨택트는 노란색으로 표시됩니다. 실리콘 이산화물 / 실리콘 기판은 갈색으로 표시되어있다. 붕소 질화물 플레이크는 녹색으로 표시되어있다. 3 중층 그라 핀 장치는 2 개의 질화 붕소 플레이크 사이에 캡슐화된다. 크레딧 : Guorui Chen / Berkeley Lab

새로운 물리 세계로의 문을 열자.

스탠포드 대학의 데이비드 골드 하버 고든 (David Goldhaber-Gordon)과 SLAC 국립 가속기 연구소 (SLAC National Accelerator Laboratory)의 스탠포드 (Stanford) 연구소와 복단 대학의 원 저보 (Yuanbo Zhang) 연구원은 40 밀리 켈빈의 극한 온도에 도달 할 수있는 희석 용 냉장고 화씨 460도에서 그라 핀 / 붕소 질화물 소자를 Mott 절연체 상 근처에 초전도가 나타날 것으로 예상되는 온도까지 냉각시켰다. 장치가 4Kelvins의 온도 (화씨 452도)에 도달하면 연구원들은 장치의 작은 상하부 게이트에 일련의 전기 전압을 가했다. 그들이 기대했던대로, 상부 및 하부 게이트에 높은 수직 전계를 가했을 때 전자가 그라 핀 / 붕소 질화물 디바이스의 각 셀을 채웠다. 이로 인해 전자가 안정화되고 제자리에 머물러있게되었고 전자의 "국지화"로 인해 장치가 모트 절연체가되었습니다. 그런 다음 게이트에 더 높은 전압을 가했다. 그들의 기쁨에, 두 번째 독서는 전자가 더 이상 안정적이지 않다는 것을 나타냈다. 그 대신에, 그들은 세포에서 세포로 이동하고, 손실이나 저항없이 전기를 전도하는 것으로 돌아갔다. 다시 말해,이 장치는 Mott 절연체 단계에서 초전도체 단계로 전환되었습니다. Chen은 붕소 질화물 모아레 초 격자가 어떻게 전압이 장치에 적용될 때 발생하는 전자 - 전자 상호 작용을 증가 시킨다는 것을 설명했다.이 효과는 초전도 단계를 전환시킨다. 또한 가역적입니다. 낮은 전압이 게이트에 적용되면 장치는 절연 상태로 다시 전환됩니다. 멀티 태스킹 장치는 과학자들에게 전자 또는 광자와 같은 원자 입자 인 큐 비트 (qubit)에 정보를 저장하고 조작하는 컴퓨터 인 양자 컴퓨터에서 잠재적 인 용도로 이국적인 새로운 초전도 물질에서 원자와 전자 간의 절묘한 상호 작용을 연구하기위한 작고 다재다능한 놀이터를 제공합니다 - 언젠가 마이크로 일렉트로닉스를위한 작은 2-D Mott 트랜지스터를 현실로 만들 수있는 새로운 Mott 절연체 재료이다. "이 결과는 우리에게 매우 흥미로웠다. 우리는 그라 핀 / 붕소 질화물 디바이스가 그렇게 잘할 것이라고 상상하지 못했다. "단일 입자에서 초전도에 이르기까지 거의 모든 것을 연구 할 수 있으며 새로운 종류의 물리학을 연구 할 때 내가 아는 최고의 시스템"이라고 Chen은 말했다. 이 연구는 버클리 연구소 (Berkeley Lab)가 주도하고 에너지 국 (DOE) Office of Science에서 자금 지원을받은 에너지 프론티어 리서치 센터 인 NPQC (Material in Quantum Coherence Materials)의 센터에서 지원되었습니다. NPQC는 Berkeley Lab, Argonne National Laboratory, Columbia University 및 UC Santa Barbara와 공동 연구하여 양자 정보 과학 및 기술 분야의 향후 사용을 염두에두고 trilayer graphene 과 같은 새로운 재료에서 예기치 않은 현상이 어떻게 발생 하는지를 연구합니다 .

추가 탐색 물리학 자들은 '매직 앵글 (magic angle)'에서 트위스트 그래 핀 이중층 (twisted graphene bilayers) 자세한 정보 : Guorui Chen 외, trilayer graphene moiré superlattice, Nature (2019) 에서 조정 가능한 초전도 특성 . DOI : 10.1038 / s41586-019-1393-y 저널 정보 : 자연 에 의해 제공 로렌스 버클리 국립 연구소

https://phys.org/news/2019-07-graphene-superconductor-tune.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

 

 

.비자 성 상호 작용 금속의 자발적 자화

Ingrid Fadelli, Phys.org 플라즈몬 파동이 금속에서 흥분 할 때, 전하의 변위는 강하고 진동하는 '내부 장'(적색 화살표)의 형성을 동반한다. 이 진동하는 내부 전자장은 물질 자체에 작용하여 전자 특성을 변화 시키며 플라즈몬 파 자체의 특성을 바꿉니다. 신용 : Rudner & Song.2019 년 7 월 23 일 기능

지난 10 년 동안 수많은 물리학 연구는 레이저 또는 마이크로 웨이브 소스에 의해 생성 된 진동 전계가 요구에 따라 재료의 특성을 동적으로 변경하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 탐구 해 왔습니다. Nature Physics에 실린 새로운 연구 에서 싱가포르의 코펜하겐 대학 (University of Copenhagen)과 난양 기술 대학교 (Nanyang Technological University, NTU)의 두 연구자는 이러한 연구 결과를 바탕으로 비자 성 상호 작용 금속이 자발적으로 자화 할 수있는 메커니즘을 밝혀 냈습니다 . "나노 플라즈몬 현상에 대한 최근 실험은 나노 스케일 금속 시스템의 전자가 집합 적으로 여기되어있을 때 실제로는 매우 강렬한 진동 전기장을 모두 생산할 수 있음을 보여주었습니다."연구를 수행 한 연구원 중 한 명인 마크 루드 너 (Mark Rudner) Phys.org에 말했다. "이 관찰에 비추어 볼 때, 우리는 물질 내부의 이들 '내부 장'이 물질 자체의 특성을 변화시키기 위해 다시 공급 될 때 어떤 새로운 현상이 발생할 수 있는지 밝혀 내기 위해 착수했다. Rudner가 언급하는 내부 필드는 플라즈몬 (plasmons)이라고 알려진 금속의 전하 진동에서 비롯된 강렬한 진동 전기장입니다. Plasmons는 장치를 통한 전파를 안내 할뿐만 아니라 나노 스케일에서 원래의 파장보다 훨씬 낮은 길이의 눈금에 빛을 가두는데 종종 사용됩니다. 플라즈몬의 상세한 행동 (예 : 진동하는 주파수, 키랄성 등)은 전자 밴드 구조와 같은 재료의 특성에 직접적으로 의존합니다. "일반적으로, 이러한 물질 특성은 선택된 물질의 고정 된 양으로 생각되며, 다른 유형의 플라즈몬을 얻기 위해서는 다른 물질을 사용해야 만한다"고 연구에 참여한 다른 연구원 인 Justin Song은 Phys.org에 말했다 . "우리는이 제약을 극복 할 수있는 방법이 있는지 궁금해했다. 중요한 것은 플라즈몬의 강한 내부 장이 재료의 전자 밴드 구조를 변형시켜 재료의 성질을 변화시킬 수 있다면 플라즈몬도 변형시켜 피드백 루프를 가능하게하는 것이다 플라즈몬은 새로운 유형의 행동을 취해야한다. " 일단 흥분한 물질의 진동하는 내부 필드가 전자 특성을 바꿀 수 있다는 것을 알게되면 Rudner와 Song은 가능한 가장 단순한 설정 내에서이 개념을 입증하기 시작했습니다. 따라서 graphene은 널리 이용 가능하고 고품질의 물질로 나노 스케일의 그래 핀 디스크를 연구하기로 결정했다. 이 설정을 사용하여 집단 모드의 내부 필드에서 피드백이 시스템의 자발적 자화 방향으로 불안정하게 만들 수있는 조건을 시연했습니다. "우리는 이론적으로 선형 편광 된 조사 하에서 그라 핀 디스크의 플라즈몬이 어떻게 변형되어 광도 가 낮을 때 플라즈몬이 빛의 양극화와 같은 방향으로 진동해야한다는 것을 발견 했다. "그러나 이론적 인 분석 결과에 따르면 플라즈몬 은 원래 금속 디스크 나 조사 광에 존재하지 않았던 손잡이를 얻기 위해 자발적으로 회전을 선택할 수 있습니다. 이렇게 플라즈몬은 '분리 된 생명'을 얻습니다. (자발적으로 chirality를 선택하는 것)은 그것을 주재하는 물질 (금속성 디스크)뿐만 아니라 그것을 구동 하는 light field의 것 (선형 편광 된 조사) 과 구별된다 . 그들의 연구에서 Rudner와 Song은 구동 시스템의 집단적 모드가 때로는 평형 상태와는 독립적 인 독특하고 자발적인 대칭 - 파괴 현상을 보여주는 "그들 자신의 삶"을 취할 수 있음을 보여 주었다. 나노 스케일 그래 핀 디스크를 사용하여 다른 재료에도 적용됩니다. "분석을 수행 할 때 중요한 관찰은 물질 내의 전자의 관점에서 전기장이 전기장이라는 것입니다.이 진동장이 물질에 비치는 레이저에 의해 생성되었는지 여부는 중요하지 않습니다 외부로부터 (이전에 연구 된 바와 같이), 또는 물질 자체 내의 모든 다른 전자에 의해 집합 적으로, "Rudner는 말했다. "이것은 물질의 집단 흥분에 의해 생성 된 내부 필드가 다양한 새로운 현상을 일으킬 수있는 새로운 가능성의 세계를 열어줍니다." Rudner와 Song이 설명 하듯이, 플라즈몬과 같은 집단 모드의 특성은 일반적으로 호스트 물질에 '고정되어있다'. 흥미롭게도, 그들의 관찰은 플라즈몬이 그들의 호스트 물질에 대한이 '고정'을 무시할 수 있음을 증명한다. 다른 말로하면, 플라즈몬은 플라즈몬이 자신을 호스팅하는 기본 소재와 다른 위상을 가질 수 있다는 것을 보여줍니다. Rudner와 Song이 수행 한 연구는 재료 내에서 진동하는 전기장 , 특히 비자 성 금속이 어떻게 그 특성을 변화시킬 수 있는지에 대한 새로운 가치있는 통찰력을 제공 합니다. 지금까지 연구자들은 플라즈몬의 별개의 단계에 집중했지만, 이제는 비슷한 대칭 파괴 현상을 보이는 다른 집단 모드를 조사 할 계획이다. "우리는 가까운 장래에 우리의 예측이 실험에서 시작될 수 있기를 기대합니다"라고 Rudner는 말했습니다. "이론적 차원에서 우리가 예측 한 비평 형 자연 대칭 파괴의 성격과 다른 물리적 시스템 및 행동 유형에 대한 탐구에 대한 근본적인 질문이 많이 있습니다. 현상, 예를 들면 광전자 공학에서. "

추가 탐색 그래 핀 플라즈몬을 사용한 양자 컴퓨팅 자세한 정보 : Mark S. Rudner et al. 자기 유도 베리 플럭스 (self-induced berry flux)와 자발적인 비평 형 자력, Nature Physics ( 자연 물리학 , 2019). DOI : 10.1038 / s41567-019-0578-5 https://www.nature.com/articles/s41567-019-0578-5 저널 정보 : 자연 물리학

https://phys.org/news/2019-07-spontaneous-magnetization-non-magnetic-interacting-metal.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