원자 단계를 가진 표면에서의 화학적 및 물리적 마찰 기원
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An Affair To Remember Beegie Adair
.금성 알베도, 기후를 운전하는 것으로 보이는 신비한 구름 '흡수기'
위스콘신 대학교 매디슨 테리 데빗 일본인 탐사 아카츠키가 본 금성의 합성 이미지. 크레딧 : 일본 항공 우주 탐사 기관,2019 년 8 월 27 일
우리 태양계의 행성이 갈수록 금성은 교과서의 하나입니다. 지구와 크기 는 비슷하지만 금성은 지구 와 비슷한 구성을 가진 지구 행성 이며 태양 과 거의 비슷합니다. 그러나 그 유사점은 거의 끝납니다. 표면에 화씨 860도 (섭씨 460도) 인 금성은 두껍고 이산화탄소가 많은 대기와 주로 황산 방울로 구성된 구름 담요로 인한 가옥 온실 효과로 인해 훨씬 더 뜨겁 습니다. 행성은 지구의 반대 방향으로 회전하며 (태양은 서쪽에서 떠오름), 불투명하고 반사성이 강한 구름으로 인해 사람의 눈에 표면이 보이지 않습니다 . 그러나 지구와 마찬가지로 금성 날씨는 태양 복사 에 의해 좌우되며 행성을 둘러싸고있는 구름의 반사 특성이나 알베도의 변화에 크게 영향을받습니다. 금성 알베도 (Venus 'albedo)의 장기적 변화를 자외선으로 평가하기 위해 위성 군을 사용하는 국제 연구팀 덕분에 이제 그 날씨에 대한 더 나은 그림과 구름의 반사율 변화에 따른 영향이 나타났습니다. . 새로운 연구는 오늘 (2019 년 8 월 26 일) Astronomical Journal에 게재되었습니다 . "지구와 금성의 차이는 대부분의 열이 구름에 증착된다 금성 동안 지구에서 태양 에너지의 대부분이 지상에서 흡수되는 것"산 제이 Limaye, 위스콘신 - 매디슨 대학 설명 행성 과학자 및 새로운 연구의 공동 저자. 지구상의 어떤 것과도 다른 비너스의 구름에 대해 궁금한 점은 그 구름에서 과학자들이 "알 수없는 흡수제"라고 불리는 신비한 어두운 패치이며, 패치를 구성하는 작은 입자 는 대부분의 자외선을 흡수합니다. 태양의 가시 광선 중 일부는 지구의 알베도와 에너지 예산에 영향을 미칩니다. 이 패치는 1 세기 전에 지상 망원경으로 처음 관측되었습니다. 시간이 지남에 따라 흐르고 흐르며 분포와 대비가 바뀝니다. "흑색 얼룩을 구성하는 입자는 염화 제 2 철, 황의 이소성, 이산화황 등으로 제안되었지만 지금까지 이들 중 어느 것도 그들의 형성 및 흡수 특성을 만족스럽게 설명 할 수 없다"고 Yeon은 설명했다. 새 보고서의 선임 저자 인 이주리. 다른 한편으로, Limaye는 입자들이 지구 대기에서 발견되는 미생물과 크기가 같고 흡광 특성이 동일하다는 관측에 주목했으며, 과학자들은 유명한 생물 물리학자인 Harold Morowitz와 천문학자인 Carl Sagan이 오래 전부터 금성의 구름에서 그림자 패치가 실제로는 미세한 생명 일 가능성. 그들의 구성이 무엇이든, 베를린 기술 대학의 Lee가 이끄는 위업 인 행성 알베도의 새로운 측정에 따르면 금성의 "알 수없는 흡수체"는 지구의 날씨에 영향을 미치고 있습니다. 리마 예를 포함한 리와 그녀의 동료들은 행성 탐사 Venus Express, Akatsuki 및 Messenger와 허블 우주 망원경에 탑재 된 기기에서 행성에 대한 10 년 이상의 자외선 관측을 사용하여 금성의 알베도 변화를 연구했습니다. 2006 년에서 2017 년 사이에 자외선으로 측정 된 금성의 알베도는 반동을 시작하기 전에 절반으로 줄었습니다. 이 행성의 알베도 변화는 구름에 흡수 된 태양 에너지의 양과 결과적으로 금성의 대기 순환에 큰 변화를 일으켰습니다. 특히, 알베도 변화는 지구 상층 대기의 활발한 활동의 변화를 설명하는데 도움을 주며, 이는 과학자들이 시간당 200 마일을 초과하는 바람에 의해 유발되는 현상 인 "슈퍼 로테이션 (super-rotation)"을 보여준다. 새로운 천문학 저널 보고서의 공동 저자이자 금성의 날씨 전문가 인 일본 홋카이도 대학의 호리 노우치 다케시 (Takeshi Horinouchi)는 지구의 알베도 변화의 새로운 결과는 태양열과 역 동성을 뒷받침하는 강력한 돌풍 사이를 연결한다고 말했다. 지구 상층 대기의. 사우스 웨스트 연구소 (Southwest Research Institute)의 금성 전문가 마크 불록 (Mark Venock)은“이 논문에서 실제로 충격적인 것은 금성과 기후가 지구와 같이 10 년에 걸친 기후 변화를 가지고 있다는 것을 보여준다”고 말했다. "더 놀라운 것은 금성의 기후 변화의 강도가 지구의 장기적인 변화보다 훨씬 크다는 것입니다." "그 결과는 놀라운 결과입니다"라고 Limaye는 덧붙입니다. "이것은 무언가가 변하고 있음을 암시합니다. 우리는 밝기의 변화를 볼 수 있습니다. 알베도가 변하면 무언가 변화를 주도하고 있습니다. 문제는 원인이 무엇입니까?" 비너스 구름 꼭대기의 미지의 어두운 얼룩, "알 수없는 흡수체"의 썰물과 흐름은 용의자 목록의 최상위에 있으며 실제로 이러한 변화에서 중요한 역할을 할 수 있습니다. 리마 예. 구름 위의 안개와 더 작은 입자로 구성되어있어 금성이 더 밝게 보일 수 있습니다. 지구와 금성의 날씨와 기후는 우리가 볼 수없는 자외선을 포함하여 태양 복사에 의해 구동됩니다. 그리고 구름 과 빛을 반사하는 변화하는 능력은 큰 영향을 미칩니다. "태양의 자외선이 금성의 구름 덮개에 영향을 줍니까? 모든 행성에 지속적으로 비가 내리는 우주의 아 원자 입자 인 우주 광선이 구름 핵 생성을 유발하여 구름 덮개에 영향을 줍니까? 행성 이산화황이 황산 구름의 형성에 영향을 줍니까?" "리에게 묻습니다. 이 새로운 연구는 금성 알베도의 역학과 행성 구름 은행의 정상을 방황하는 수수께끼의 어두운 얼룩의 잠재적 효과를 구성하는 데 도움이됩니다. 그러나 그 결과는 지구와 기후를 연구하는 과학자들의 관심을 불러 일으킬 수 있으며, 이는 지구와 기후와 날씨에 대한 새로운 교훈을 줄 수 있습니다.
더 탐색 금성 구름에 대한 새로운 연구 더 많은 정보 : Yeon Joo Lee et al. Venus Express, Akatsuki, MESSENGER 및 Hubble Space Telescope, The Astronomical Journal (2019)에 의해 관찰 된 Venus의 365 nm Albedo의 장기 변형 DOI : 10.3847 / 1538-3881 / ab3120 저널 정보 : 천문 저널 에 의해 제공 위스콘신 - 매디슨 대학
https://phys.org/news/2019-08-mysterious-cloud-absorbers-venusian-albedo.html
.연구원들의 검토 논문은 나노 복합물의 고품질 제조에 대한 통찰력을 밝힙니다
에 의한 기술 및 디자인의 싱가포르 대학 SLM을 위해 제조 된 볼 밀링 및 직접 혼합에 의해 생성 된 TiC / Ti 나노 복합체 분말에서 나노 입자 분포의 개략도. 크레딧 : Springer Nature ,2019 년 8 월 26 일
금속 매트릭스 나노 복합체 (MMNC)는 고강도, 열 안정성, 연성 및 등방성의 탁월한 조합으로 인해 자동차, 항공 우주 및 군용과 같은 산업에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 그러나 MMNC의 우수한 특성과 관심 증가에도 불구하고 복잡한 처리 및 부적절한 경제 효율성으로 인해 MMNC의 적용이 제한되었습니다. 이들 재료에서 미세 구조적 균질성 및 고급 기계적 특성을 달성하기 위해 보강재를 분산시키기 위해서는 여전히 높은 에너지 소비가 필수적이다. L-PBF (레이저 파우더 베드 퓨전)라고도하는 SLM (선택적 레이저 용해)은 금속 및 세라믹에 적용되는 AM (additive manufacturing) 기술이며 MMNC와 같은 고유 한 구조와 특성을 제조 할 수있는 유망한 가능성을 보여주었습니다. 고출력 레이저를 사용하여 SLM을 사용하면 시간이 많이 걸리는 금형 설계 프로세스없이 분말 재료에서 직접 복잡한 모양의 3 차원 (3-D) 부품을 빠르게 생산할 수 있습니다. 이를 통해 생산 비용과 리드 타임을 줄이면서 자동차, 항공 우주, 전자 및 생의학 산업을위한 맞춤형 MMNC 부품을 제공 할 수 있습니다. 그러나 SLM 고유의 결함에 대한 포괄적 인 이해가 부족하고 SLM을 사용한 나노 복합체의 제조 및 성능으로 인해 싱가포르 기술 및 디자인 대학 (SUTD)의 연구원과 연구 협력자들은 철저한 이해를 얻었습니다. 과학 기술 지식. 그들은 재료와 SLM 처리 매개 변수의 관점에서 최첨단 연구를 검토했습니다. 그들의 논문은 최근 재료 과학의 진보에 대한 권위있는 리뷰를 출판하는 저널 인 Progress in Materials Science 에 실렸다. 물질 및 SLM 처리 파라미터를 포함하여 나노 복합물과 관련된 제조 고려 사항에 대한 심층적 인 검토가 수행되었으며, 물리적 특성 및 분말의 제조를 강조했다 (이미지 참조). 그 후, MMNC의 기계적 특성 및 대응하는 강화 메커니즘이 MMNC에 대한보다 깊은 이해를 제공하기 위해 해결되었다. "MMNC는 항상 재료 과학자들에게 큰 관심을 가져 왔습니다. 고급 제조, 특히 적층 제조 의 발전으로 고품질 MMNC를 달성 할 가능성이 높아졌습니다. 우리의 검토에서 레이저 파우더 베드 융합은 SUTD의 수석 연구원이자 공동 저자 인 Chua Chee Kai 교수는 이렇게 설명했다. 검토 논문은 또한 나노 입자와 관련된 SLM 기술에 고유 한 결함을 다루었 다. MMNC의 적용, 특히 SLM 처리로 제작 된 적용도 나열되고 비교되었습니다. "AM의 주요 과제 중 하나는 '인쇄 가능한'재료가 부족하다는 것입니다. 우리는이 종합적인 검토를 통해 한계를 무시하지 않으면 서 장점에 초점을 두어 MMNC를위한 SLM에 대한 적절한 개요와 이해를 제공합니다. Nanyang Technological University의 공동 저자 인 Sing Swee Leong은 다음과 같이 말했습니다.
더 탐색 연구원들은 고속 X-ray 영화를 통해 미세한 제조 결함을 포착합니다 추가 정보 : WH Yu et al, 선택적 레이저 용해로 제작 된 입자 강화 금속 매트릭스 나노 복합물 : 최신 기술 검토, Progress in Materials Science (2019). DOI : 10.1016 / j.pmatsci.2019.04.006 싱가포르 기술 디자인 대학에서 제공
https://phys.org/news/2019-08-paper-reveal-insights-high-quality.html
.원자 단계를 가진 표면에서의 화학적 및 물리적 마찰 기원
Thamarasee Jeewandara, Phys.org 원자 적으로 평평한 흑연 표면에서 단일 층 그래 핀 스텝 에지를 위아래로 슬라이딩하는 실리카 AFM 팁의 개략도 및 원자 규모 렌더링. 실리카 팁 모델은 실험 연구에 사용 된 Si AFM 팁의 정점에서 자연 산화물을 나타냅니다. 이 모델 시스템은 화학적 및 물리적 마찰 원인을 분리하는 실험 및 전산 연구를 모두 가능하게합니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0513, 2019 년 8 월 19 일 기능
마찰은 상대 운동에 저항하기 위해 함께 작용하는 일련의 복잡한 프로세스에서 발생합니다. 이러한 복잡성에도 불구하고, 마찰은 마찰 계수를 통한 수직 및 측면 힘과 관련된 간단한 표현 학적 표현을 사용하여 설명됩니다. 정의 된 매개 변수는 때때로 경쟁하는 여러 효과를 포함합니다. 마찰의 근원을 더 잘 이해하기 위해 Zhe Chen과 화학 공학, 기계 공학 및 재료 연구 부서의 학제 간 연구팀은 단일 층 그래 핀 스텝 에지 설정을 사용하여 실리카와 흑연 사이의 화학적 및 지형적으로 잘 정의 된 인터페이스를 연구했습니다. . 연구팀 은 마찰 에 대한 물리적 및 화학적 과정 의 개별적인 기여를 확인했으며 단일 마찰 계수 가 이러한 효과에 해당하는 두 개의 용어로 분리 될 수 있음을 보여주었습니다 . 결과는 경쟁 마찰 과정을 활용하여 표면을 조정하는 수단으로 화학적 및 지형적 마찰의 근원에 대한 통찰력을 제공했습니다 . 결과는 이제 Science Advances에 게시됩니다 . 접촉하는 두 개의 단단한 표면과 다른 속도 또는 방향으로 움직이는 인터페이스 사이에서 마찰이 발생합니다. 마찰은 낭비되는 에너지에 해당 할 수 있기 때문에 과학자들은이 매개 변수를 사용하여 생물학적 시스템에서 항공 시스템에 이르는 모든 이동 시스템의 효율성과 유용한 수명을 결정합니다. 마찰력 ( F f )은 종종 마이크로 스케일에서 가해진 하중 ( L )에 선형 비례하며 마찰 계수 (COF)로 알려진이 관계의 비례는 μ로 표시되며 Amonton의 법칙으로 표현됩니다 . 접착력 (F a )은 나노 스케일에서 중요 해져 박막에서 마찰 학의 분자 메커니즘에 대한 추가 용어 를 도입 할 수있다 . 표현은 표현 학적으로 단순하고 수십 년 동안 실험에서 가치를 지니고 있지만 COF의 크기를 결정하는 실제 메커니즘은 매우 복잡합니다. 물리학 자들은 이전 에 관련 화학 공정에서 순수한 물리적 기원 을 가지도록 마찰을 제안했었다슬라이딩 표면에서 발생합니다. 그러나 마찰은 일반적으로 표면 마모와 관련이 있기 때문에 관찰 된 마찰에서의 상호 작용은 현재까지 잘 이해되지 못하고있다. 따라서 본 연구에서 Chen et al. 표면적 마모를 고려하지 않고 물리적 및 화학적 공정이 마찰에 미치는 영향을 식별하기 위해 화학적으로 그리고 지형적으로 잘 정의 된 인터페이스를 사용하여 자주보고되었지만 잘 이해되지 않은 COF (마찰 계수)의 근원에 대한 기본적인 통찰력을 얻었습니다.
MD 시뮬레이션 상자의 전면 및 측면도. 박스는 X 및 Y 방향으로 주기적 경계 조건을 갖는다. 점선 상자는 원자가 강체 (보라색) 또는 고정 된 위치 (빨간색과 파란색)로 처리되는 영역을 나타냅니다. 녹색 화살표는로드 (아래로 이동) 및 슬라이딩 (옆으로 이동) 중 팁 변위 경로를 나타냅니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0513.
과학자들은 실리카 팁으로 불리는 실리콘으로 만들어진 원자력 현미경 (AFM) 프로브와 단층 그래 핀 스텝 에지를 갖는 흑연 표면을 포함하는 모델 시스템을 사용했습니다 . 흑연의 기저면은 화학적으로 불활성이며 결함이없는 평평한 표면을 제공 하였다. 상단의 노출 된 그래 핀 시트는 하부층에 비례하여 마찰 테스트를 위해 지형적으로 가장 주름진 표면을 제공합니다 . 실험 시스템은 하나의 화학적 결합 길이 에 대응하는 거리에 걸쳐 0.34 nm의 높이 변화를 갖는 원자 층을 형성 하기 위해 잘 정의 된 토포 그래피를 제공하기 위해 흑연 표면 상에 단일 층 그래 핀 스텝 에지를 포함 하였다 . 연구팀은 반응성 분자 역학을 사용하여 동일한 시스템을 모델링했습니다.(MD) 시뮬레이션, 단계 가장자리에 가까운 흑연에서 그래 핀의 최상층에 실리카 팁의 정점을 재현. 그들은 연구 동안 원자 적으로 평평한 표면과 단계에서 화학적으로 또는 지형적으로 잘 정의 된 특징에 대한 실리카 표면의 계면 전단에 대한 계산 및 실험 연구를 허용했다. 실험 모델은 전산 시뮬레이션에 동의하여 원자 수준의 마찰 원점에 대한 통찰력을 제공합니다.
실리카 AFM 팁을 사용하여 그래 핀 스텝 에지에서 측 방향 힘 (실선) 및 높이 프로파일 (점선)을 측정 하였다. 팁에 가해지는 수직력은 36.7nN이고, 슬라이딩 속도는 500nm / s입니다. 승압 방향에서 양의 측면 힘은 그래 핀 스텝 에지가 팁 슬라이딩에 저항하고 있음을 의미합니다. 강하 방향에서, 부의 측면 힘은 팁 슬라이딩에 저항력이 있고 포지티브 (또는 네거티브 경향과의 상향 편차) 힘은 팁 슬라이딩에 도움이된다. 삽입 된 그림은 7.3에서 36.7nN (그림 S3A)로 변하는 가해진 수직 힘에서 반복 된 마찰 측정 후 얻어진 그래 핀 스텝 에지의 AFM 토포 그래피 이미지이다. 스캔 후 이미지에는 마찰 테스트 영역 (흰색 선)이 손상되지 않습니다. 단차의 높이는 0.34nm입니다. 하나의 그래 핀 층의 두께와 인접한 그래 핀 층들 사이의 층간 간격의 합에 상응한다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0513.
실리카 AFM 팁으로 그래 핀 스텝 에지를 측정하는 동안, 연구팀은 탄성 변형 테스트 하에서 다양한 표면에서 관찰 된 값에 가까운 약 0.1의 COF를 얻었다 . AFM 팁 기반 설정에서 스텝 다운하는 동안 Chen et al. 지형 높이 변화 중에 마찰이 변동되는보다 복잡한 마찰 반응을 관찰했습니다. 관측 된 변화는 지형만으로는 해당되지 않았지만 팀은 화학적 및 물리적 효과를 구분할 수 없었습니다.시스템에서. 이러한 기점을 탐색하기 위해, 하중의 함수로서 마찰을 분석하고 그래파이트 테라스와 실험 연구 및 시뮬레이션의 그래 핀 단계 가장자리에서 마찰의 하중 의존성을 관찰했습니다. 결과는 시뮬레이션이 복잡한 마찰 거동의 계면 프로세스에 대한 원자 통찰력을 제공함을 확인했습니다. 그들은 화학적 및 물리적 기여를 분리하기 위해 하중 베어링 마찰로 시스템의 COF를 정량화했습니다. 연구팀은 추가적인 통찰력을 얻기 위해 시뮬레이션에서 관찰 된 원자 규모 정보를 사용했습니다. 반응성 MD 시뮬레이션에서 마찰에 대한 물리적 기여를 정량화하기 위해 과학자들은 먼저 실리카 팁의 전단 변형을 사용했습니다. 그런 다음 실험 동안 실리카 팁과 흑연 표면 사이에 형성된 수소 결합의 수를 사용하여 화학적 기여도를 정량화했습니다. 그들은 실리카 팁이 흑연 기초면을 가로 질러 미끄러 졌을 때 상당한 물리적 또는 화학적 상호 작용을 관찰하지 않았으며, 이는 연구에서 계산 된 COF의 실험적 초 유동성을 설명하는 데 사용되었다 (~ 0.003). 그러나 원자 스텝 업 동안 물리 (변형) 및 화학적 (수소 결합) 메커니즘은 슬라이딩에 대한 저항성을 상승적으로 향상시켜 흑연의 기저면에서보다 원자 스텝 업에서 COF가 100 배 더 커지게합니다.
마찰력 및 해당 COF의 하중 의존성. (A) 다양한 적용된 정상 하중 하에서 실리카 AFM 팁으로 측정 된 마찰력. 승압 저항, 강압 저항 및 강압 보조 력이 결정됩니다. 평균 및 SD는 다수의 측정 값으로부터 계산되었고, 여기서 각각의 측정은 평균 128 회 스캔을 수반 하였다. 실험 값의 SD는 기호의 크기와 유사하거나 작습니다. (B) 반응성 MD 시뮬레이션으로부터 계산 된 마찰력. 스텝 다운 케이스의 경우, 양의 보조 측면 력은 음의 마찰력에 대응한다는 점에 유의한다. (C) 마찰력의 하중 의존성으로부터 계산 된 COF는 (A)와 (B)에서 최소 제곱 피팅 라인의 기울기입니다. (C)의 오차 막대는 계산 된 기울기의 불확실성을 나타냅니다. 가해지는 하중이 증가함에 따라 스텝 다운 저항 및 스텝 다운 보조의 경우 마찰력이 감소하기 때문에 음의 COF가 얻어진다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0513.
이런 방식으로 Zhe Chen과 동료들은 COF와 MD 시뮬레이션을 함께 사용하여 물리적 및 화학적 마찰의 근원에 대한 통찰력을 제공했습니다. 그들은 전 단면에서의 화학적 결합뿐만 아니라 토포 그래피 및 인터 로킹에 의해 유발 된 변형이 무시할 수있을 때 실험 설정에서 초 유동성을 달성 하였다. 연구진은 0.34 nm 높이의 그래 핀 스텝 엣지 위의 스텝 업이 계면 결합으로 인한 토포 그래피 및 화학적 효과의 결합 된 물리적 효과를 유발할 때 셋업에서 큰 마찰을 관찰했다. 실험에서 강압 운동 동안, 음의 지형 변화는 슬라이딩 운동을 보조하는 힘을 발생 시켰으며, 반대로 움직이는 표면 사이의 화학 결합은 저항력을 생성했다.
마찰에 대한 화학적 및 물리적 영향의 기원을 보여주는 반응성 MD 시뮬레이션. (A 및 B) 실리카에서 원자의 측면 힘, (C 및 D) 전단 변형은 부호가 슬라이딩에 대한 방향을 나타내고, 그래 핀 스텝 에지와 실리카 사이에 형성된 (E 및 F) 수소 결합의 수 (A, C 및 E) 스텝 업 및 (B, D 및 F) 스텝 다운에 대한 그래 핀 스텝 에지에 대한 팁의 질량 중심 위치의 함수로서의 시뮬레이션. 실리카 팁에 가해지는 정상 하중은 10nN이며, 슬라이딩 속도는 10m / s입니다. 카운터 표면의 질량 중심으로 측정 된 지형 높이 변화는 2 차 y 축에서 (A) 및 (B)에 점선으로 표시됩니다. 흰색 및 회색 배경 영역은 각각 아래쪽 및 위쪽 테라스입니다. 실리카에서 원자의 전단 변형 및 승압 및 강압을위한 3 개의 위치에서 2 개의 표면을 연결하는 수소 결합의 스냅 샷이 또한 도시되어있다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0513. '
결과는 지형 표면 특징이 화학적으로 불활성이 아닌 한 원자 적으로 거친 표면에서 초 유동성을 얻는 데 어려움을 설명했습니다. 결과적으로, 규정 된 지형적 특징과 사전 배열 된 화학 그룹으로 COF를 조정할 수있는 가능성이 제시됩니다. 이 개념은 마찰의 산업적 적용을 즉시 향상 시키지는 않지만 화학적 및 지형적 마찰의 근원에 대한 기본적인 통찰력을 제공하므로 마찰 학적 인터페이스 에서 저항을 최소화하는 것에 대한 미래의 과학적 발전에 중요한 약속을하고 있습니다 . Chen 등. 작업이 응용 물리학에서 조정 가능한 마찰의 가능성을 열어 줄 것으로 생각하십시오. 더 탐색 손끝에서의 기술 추가 정보 : Zhe Chen et al. Science Advances (2019) , 원자 단계가있는 표면의 화학적 및 물리적 마찰 기원 . DOI : 10.1126 / sciadv.aaw0513 Kaiwen Tian et al. 나노 스케일, 물리적 검토 편지 에서 계면 화학 결합으로 유도 된 마찰의 하중 및 시간 의존성 (2017). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.118.076103 Berman et al. 그래 핀 나노 스크롤 형성, 과학 (2015)에 의해 거시적 규모의 초 유동성이 가능하다 . DOI : 10.1126 / science.1262024 Thomas P Senftle et al. ReaxFF 반응력 분야 : 개발, 적용 및 향후 방향, npj Computational Materials (2016). DOI : 10.1038 / npjcompumats.2015.11 저널 정보 : 과학 발전 , 실제 검토 서한 , 과학
https://phys.org/news/2019-08-chemical-physical-friction-surfaces-atomic.html
.얼음 형태가 바람막이 유리를 유지하는 방법, 전력선이 결빙되지 않는 방법
에 의해 미국 화학 학회 먼지 입자 (빨간색, 흰색, 분홍색 및 노란색으로 표시)의 표면 원자는 얼음 형성을 촉진하거나 억제 할 수있는 물 분자 (파란색)에 배열을 부과합니다. 크레딧 : Sapna Sarupria와 Ryan DeFever,2019 년 8 월 27 일
얼음은 어떻게 형성됩니까? 놀랍게도 과학은 그 질문에 완전히 대답하지 못했습니다. 다양한 표면에서의 얼음 형성의 차이는 여전히 잘 알려져 있지 않지만, 오늘날 연구자들은 표면 원자가 물 분자에 미치는 배열이 핵심이라는 결론을 설명 할 것입니다. 이 작업은 원치 않는 얼음 형성 (유리창, 전선)을 방지하고 얼음 형성을 얼음 (음식 또는 장기 보존)에 홍보하는 데 영향을 미칩니다. 결과는 또한 일기 예보 개선에 도움이 될 수 있습니다. 연구원들은 오늘 ACS (American Chemical Society) 2019 년 가을 국립 회의 및 박람회에서 그들의 발견을 발표 할 것입니다. 프로젝트의 주요 조사관 인 Sapna Sarupria 박사는“우리는 표면과 접촉 하는 액체 물 구조를 살펴보면 주어진 표면이 얼음 형성을 촉진 또는 억제하는지 여부를 이해하고 예측할 수 있음을 발견했습니다. . "우리는이 정보를 사용하여 날씨에서 얼음의 역할을 더 잘 이해하고 얼음 형성에 좋지 않은 표면을 디자인하기 위해 협력하고 있습니다. 얼음을 막을 수없는 유리창을 만드는 것이 좋지 않을까요 겨울에? " Sarupria의 팀은 컴퓨터를 사용하여 표면과 얼음 형성의 분자 시뮬레이션을 연구합니다. 지저분한 실제 환경과 달리,이 제어 된 설정은 한 번에 하나의 표면 매개 변수 또는 심지어 하나의 원자에서 변화의 영향을 조사 할 수있는 기능을 제공합니다. 그런 다음 연구진 은 요오드화은 또는 운모 및 카올리나이트와 같은 광물을 포함한 실제 재료로 작업하는 실험가의 연구 결과와 관련이 있습니다. 은 요오드화물은 얼음 형성을 촉진하는 데 효과적이므로 가뭄 동안 강우량을 자극하기 위해 구름 파종에 사용됩니다. 얼음 형성 또는 핵 생성은 액체 물이 고형물로 상 전이 될 때 발생합니다. 물은 얼음에서 액체로 또는 증기로 바뀌는 것과 같은 다른 상 전이를 겪을 수도 있습니다 . 이러한 전환이 구름에서 발생하면 빗방울과 눈이 형성 될 수 있습니다. Clemson University의 Sarupria는“날씨를 예측하려면 이러한 위상 전이가 어떻게 발생하는지 알아야합니다. 종종 이러한 변화 는 대기 중에 미네랄 먼지 와 같은 입자가있을 때 발생 합니다. 먼지의 종류와 양에 따라 발생하는 강수량이 결정됩니다. "우리는 서로 다른 먼지 입자 표면이 구름에서 액체에서 고체상으로의 물의 전이에 어떻게 영향을 미치는지 이해하려고 노력 중입니다." 좋은 오래된 H 2 O는 단지 두 개의 수소에 결합 된 산소입니다. 이러한 수소는 다른 것보다 더 많은 표면에 끌리게되는데, 이는 표면에서 물 분자의 배향에 영향을줍니다 . Sarupria의 연구팀은 먼지 입자의 표면 원자와 다른 물 분자와의 배열은 실제로 얼음 형성의 가장 중요한 요소라고 밝혔다. 이 발견은 또한 왜 요오드화은이 좋은 핵 형성 제인지 설명합니다. 첫째, 표면 원자 는 얼음에 물 분자를 배열하는 것과 비슷한 방식으로 배치되므로 효과적인 템플릿입니다. 둘째,은 이온의 양전하와 요오드의 음전하가 액체 수 의 수소와 산소를 향하게 한다얼음 구조물을 형성하기 위해 올바른 방식으로. 사루 프리 아는“요오드화은이 원자들 사이의 거리와이 전하 배열이 매우 중요하다”고 말했다. 연구원들은 현재 대기 현상을 연구하여 실험 결과를 설명하는 데 도움이되는 실험자들과 협력하고 있습니다. "이러한 현상을 모델링 할 수 있다면 날씨에서 얼음의 역할을 더 잘 이해할 수있을 것"이라고 그녀는 설명합니다. Sarupria는 또한 물 구조에 대한 이해를 적용하여 얼음 형성을 촉진하거나 억제 할 수있는 표면을 설계하고 있습니다 . 예를 들어, 식품 저장 또는 장기의 냉동 보존 중 손상을 방지하기 위해 미래의 누군가는 새로운 지식을 사용하여 저온이 아닌 물의 어는점 인 32F에 가까운 온도에서 얼음을 형성 할 수 있습니다. 이는 포장 표면을 개질하거나 동결 보존을 위해 용액에 분자를 첨가함으로써 수행 될 수있다. "유리창 및 전력선 과 같은 다른 경우Sarupria는 "얼음이 형성되는 것을 원하지 않을 수도있다"면서 "우리는 얼음이 형성되지 않거나, 형성되면 형성되지 않는 코팅이나 표면을 만드는 방법을 찾으려고 노력하고있다"고 말했다. 그녀의 연구팀은 자연 부동액 단백질이 어류와 다른 유기체가 혹독한 조건에서 생존하는 데 어떻게 도움이되는지 이해하려고 노력하고있다.“궁극적으로, 이러한 단백질이든 먼지 입자이든, 모두 물 구조에 미치는 영향으로 귀결됩니다. 이 정보를 사용하여 얼음 핵 형성 능력에 대한 표면을 신속하게 스크리닝하는 데 도움이되는 매개 변수를 작성하려고합니다. " 더 탐색 얼음 형성의 비밀을 파고 들다 추가 정보 : 물 구조와 역학을 통한 이질적인 얼음 핵 생성 이해, ACS (American Chemical Society) 2019 년 가을 국립 회의 및 박람회. 추상 이종의 얼음 핵 생성은 미네랄 표면과 같은 불순물의 존재에 의해 구동되는 물의 동결과 관련이 있습니다. 흥미롭게도, 표면에 대해 얼음의 형성을 촉진하거나 억제하는 것이 아직 이해되지 않았습니다. 우리의 연구에서 우리는 분자 역학 시뮬레이션을 사용하여 얼음 핵 생성에 대한 다양한 표면 특성의 역할을 평가합니다. 우리는 카올리나이트 기반, 요오드화은 유사 및 운모 표면의 세 가지 유형의 표면을 연구했다. 분자 시뮬레이션의 힘을 활용하여 수소 결합 능력, 격자 간격 및 표면 전하 분포와 같은 특정 표면 특성이 얼음 핵 형성을 관찰하는 경향에 미치는 영향을 신중하게 조사했습니다. 또한, 우리는 표면 근처의 준 안정 액체의 구조를 얼음 핵 생성의 성향과 관련시켰다. 우리는 표면 근처의 물 분자의 방향과 관련된 액체 물 구조의 특정 특성이 가능한 얼음 핵 생성의 지표임을 발견했습니다. 우리는 이러한 관찰을 실험 결과와 연관시키기 위해 이해를 넓히고 있습니다. 이를 위해 운모 표면 근처의 얼음 핵 생성 연구에 중점을 둡니다. 실험에서 운모 표면을 원자 적으로 매끄럽게 쪼개서 공동 실험 및 시뮬레이션 조사에 이상적인 선택입니다. 얼음 핵 생성에 대한 표면 이온과 전하 분포의 영향을 연구합니다. 이 결합 된 접근법은 운모 표면 근처의 얼음 핵 생성 분자 메커니즘과이 행동에 대한 표면 이온의 영향에 관한 정보를 제공합니다. 집합 적으로, 우리는 표면 근처의 물의 수화 작용과이 표면에서 얼음 핵 생성을 관찰 할 가능성과의 관계를 이해하는 데 중점을 둡니다. 이러한 통찰력은 얼음 핵 생성 (예 : 풍차, 전력선 및 운송과 같은 경우)을 억제하거나 얼음 핵 생성을 촉진하는 표면 (예 : 음식 보존 및 냉동 보존)을 설계하는 데 도움이됩니다.에서 제공하는 미국 화학 학회
https://phys.org/news/2019-08-chipping-ice-windshields-power-lines.html
.이보다 얇을 수는 없습니다 : 원자 적으로 편평한 붕소 시트의 합성
에 의해 도쿄 공업 대학 용액 공정에서 결정질 적층 붕소 원자 층의 상향식 합성. 전도도 측정 결과 전자적 특징이 밝혀졌습니다. 면내 전도도의 활성화 에너지는 금속과 같은 거동을 제안하는 반면, 면내 전도도는 반도체 성 특성을 보였다. 크레딧 : Tokyo Tech, 2019 년 8 월 26 일
2004 년 재발견 및 특성화 이후 그래 핀은 여러 분야에 걸쳐 수많은 연구 노력의 초점이되어 왔습니다. 2 차원 (2-D) 탄소 네트워크, 한 원자의 두께를 가진 얇은 탄소 시트로 구성된 다목적 재료입니다. 그래 핀은 가장 강한 강철보다 강할뿐만 아니라 수많은 흥미로운 화학적, 전자적, 기계적 특성을 지니고있어 과학자들은 다른 2-D 네트워크가 이와 같은 유용한 특성을 가질 수 있을지 궁금해하고 있습니다. 최근에보고 된 하나의 새로운 2-D 물질 은 탄소 원자 대신 붕소 원자로 구성된 그래 핀의 유사 체인 보로 펜 이다. 그러나, 임의의 물질의 2-D 시트에 대해 예상되는 바와 같이, 보로 펜의 합성은 어려운 것으로 판명되었다. 연구원들은 보로 펜을보다 안정적으로 만들기 위해 기판을 사용하거나 붕소를 하이드 록실 그룹 (OH-)과 결합하여 원자 평탄도를 방지합니다. 최근 도쿄 공과 대학에서 수행 된 연구에서 Tetsuya Kambe, Akiyoshi Kuzume 및 Kimihisa Yamamoto를 포함한 연구팀이 간단한 용액 기반 방법을 통해 원자 평면 산화 붕소 판을 합성했습니다. 먼저, 붕 수소화 칼륨 (KBH 4)을 사용하여 상당히 간단한 공정을 통해 산화 붕소 적층 층을 합성했습니다.). X- 선 분석은 물질의 2-D- 층 구조를 보여 주었고, 여기서 붕소 원자의 층은 다리로서 산소 원자와 6 각형 2-D 네트워크를 형성하고 칼륨 원자를 포함하는 층과 삽입되었다. 그 후, 후속 단계는 보로 펜 옥사이드 네트워크의 원자 적으로 얇은 층을 박리하는 방법을 찾는 것이었다. 연구원들은이 재료를 일반적으로 사용되는 유기 용매 인 디메틸 포름 아미드에 넣음으로써 이것을 달성했습니다. 전자 현미경, 분광법 및 원자력 현미경을 포함하여 박리 된 시트의 구조를 검증하기 위해 다양한 유형의 측정을 수행 하였다. 결과는 제안 된 방법이 원하는 원자 평평한 산화 보로 펜 시트를 제조하는데 효과적임을 확인 하였다. 마지막으로 연구진은 스택 보로 펜 시트의 전도 특성을 분석하기 위해 저항 측정을 수행했으며 이방성이라는 흥미로운 특성을 발견했습니다. 이는 시트가 전류 흐름의 방향에 따라 상이한 유형의 전도성을 나타냄을 의미한다. 재료는 면내 방향으로 반도체처럼 행동하는 반면, 붕소 네트워크의 면내 방향으로 금속과 같은 거동을 나타냈다. 이 두 가지 유형의 행동 거동에 대한 메커니즘도 밝혀졌다. "우리의 붕소 시트는 주변 조건에서 쉽게 처리 할 수 있다는 점에 주목하는 것이 중요합니다."라고 Kambe 박사는이 선구적인 연구가 붕소에 대한 실제 적용으로 이어질 수 있다고 지적했습니다. 보로 펜과 보로 펜계 화합물의 합성을위한 손쉬운 방법을 찾는 것은이 흥미로운 물질과 그 잠재적 용도에 대한 추가 연구를 수행하는 데 중요합니다. 캄베 박사는“그래 핀과 마찬가지로 보로 펜은 다양한 분야에서 악용 될 수있는 뛰어난 기계적 특성과 금속 거동을 포함하여 독특한 특성을 가질 것으로 기대된다”고 말했다. 바라건대, 2D 재료에 대한 향후 연구 결과는 연구원들이 이국적인 특성을 활용하고 특정 요구에 맞게 조정할 수있게 해줄 것입니다.
더 탐색 붕소는 순수한 벌집, 그래 핀 유사 2-D 구조를 형성 할 수 있습니다 추가 정보 : Tetsuya Kambe et al., 6 각형 붕소 네트워크를 이용한 2D 원자 층의 용액 상 질량 합성, Journal of the American Chemical Society (2019). DOI : 10.1021 / jacs.9b06110 저널 정보 : 미국 화학 학회지 도쿄 공과 대학에서 제공
https://phys.org/news/2019-08-thinner-synthesis-atomically-flat-boron.html
.과학자들은 초고 에너지 우주 광선 핫스팟의 미스터리 기원에 새로운 빛을 비췄다
에 의해 울산 과학 기술원 TA 핫스팟 이벤트의 기원에 대한 모델의 개략도. 크레딧 : Jihyun Kim et al., Sci. Adv., 5 (1), 2019 년 8 월 26 일
우주에서 도착하는 많은 입자들 중에는 거의 100 미터의 속도로 던지는 야구와 같은 거의 빛의 속도로 움직이는 매우 높은 에너지를 가진 입자들이 있습니다. 이러한 초고 에너지 입자의 기원에 대한 새로운 가설이 제안되어 전 세계에서 특별한 관심을 끌고있다. UNIST 자연 과학 대학의 류수수 교수가 이끄는 한국 연구팀 은 천체 물리학 자들을 수십 년 동안 초조하게 한 초고 에너지 우주 광선 (UHECR) 의 신비한 기원에 대해 새로운 빛을 비췄다. 그들의 연구에 따르면 그 입자들은 처녀 자리 클러스터에 연결된 은하의 필라멘트에서 나 왔으며, 핫스팟 주변의 하늘에서 하늘의 위치는 통계적으로 유의미한 핫스팟 사건과 관련이 있습니다. 우주 광선은 우주 공간 에서 도착하는 아 원자 입자 로, 빠른 운동의 결과로 에너지가 높습니다. 그중 초고 에너지 우주 광선 (UHECR)은 Greisen–Zatsepin–Kuzmin 한계 (GZK 한계)로 알려진 임계 값 인 10 19 eV (약 8 줄)를 초과하는 에너지를 가진 광선 입니다. 따라서, 하나의 UHECR은 약 10 13 eV 인 지구 기반 입자 가속기로 생산 된 최고 에너지보다 1000 만 배 더 에너지가 높습니다 . UHECR은 대부분 은하계 외부에서 온 것으로 알려져 있지만, 그 기원은 여전히 알려져 있지 않습니다. UHECR의 수수께끼를 해결하기 위해 UHECR 핫스팟에 대한 데이터를 수집하도록 설계된 국제 망원경 프로젝트 인 Telescope Array (TA) 프로젝트가 설립되었습니다.
처녀 자리 은하. 크레딧 : Rogelio Bernal Andreo
이 연구에서 Ryu 교수와 그의 연구팀 은 TA의 최근 발견에 초점을 두었 습니다. 즉, 북부 하늘에서 고농도의 UHECR 사건을 탐지하는 것으로 핫스팟이라고합니다. United Sates의 유타에 위치한 TA 실험은 북반구에서 UHECR을 연구하는 가장 큰 실험 이며 5 년 동안 (2018 년 5 월 11 일부터 5 월 4 일까지 약 72 개의 UHECR (5.7 × 10 20 eV)을 감지했습니다 . 2013). 그 중 19 개의 UHECR이 별자리 Ursa Major를 중심으로 새로 발견 된 핫스팟에서 도착했습니다. 그러나 Ursa Major의 별자리 근처에는 UHECR을 생성 할 수있는 천체가없는 것으로 보입니다. 천체 물리학 자들은 UHECR의 기원을 찾기 위해 다양한 가능성을 논의 해왔다. 이 수수께끼를 해결하기 위해 Ryu 교수와 그의 연구팀은 근처 은하의 데이터베이스를 분석하여 핫스팟 주변의 처녀 자리 클러스터와 연결된 세 개의 "은하 필라멘트"와 밀접한 관련이 있음을 발견했습니다. 연구의 해당 저자 인 류 교수는 "컴퓨터 시뮬레이션을 통해 UHECR이 실제로 처녀 자리 클러스터 내부에서 생성되고 은하 필라멘트를 따라 지구 대기에 닿기 전에 이동하고 있음을 시연했다"고 설명했다.
라디오 은하 처녀 자리 A. 크레딧 : National Radio Astronomy Observatory (NRAO) / Associated Universities, Inc. (AUI)
우리 우주의 구조는 필라멘트로 알려진 광대 한 구조로 복잡하게 연결된 은하단으로 구성된 거대한 거미줄과 비슷합니다. 이 필라멘트는 우주에서 가장 큰 구조물 중 하나로서 수억 개의 은하 를 포함하면서 수억 광년을 측정 합니다. 연구 결과는 TA 핫스팟 UHECR의 기원에 대한 모델을 제안했습니다. 그들은 "[집중 주위의 UHECR]은 처녀 자리 클러스터의 소스에서 생성되고 필라멘트가 우리를 향해 흩어지기 전에 탈출하여 전파됩니다." RYU 교수는“UHECR의 근원은 우주적 결함이나 암흑 물질 입자와 같은 미지의 물질이 아니라 전파 은하 Virgo A 또는 Virgo Cluster의 충격파 와 같은 천체로 알려져있다 ”고 말했다. "우리의 연구는 그러한 은하 필라멘트 또는 충격파가 UHECR 사건의 기원이 될 수 있다고 강력하게 제안한다.
" 모의 모형 우주의 은하 간 공간에서 UHE 양자의 궤도의 개략도. 클러스터는 파란색 톤으로 표시되고 필라멘트는 빨간색 톤으로 표시됩니다. 궤도는 흰색 점으로 표시됩니다. 크레딧 : Jihyun Kim et al., Sci. Adv., 5 (1), 2019
류 교수는“UHECR의 기원을 이해하는 것은 21 세기의 가장 큰 미스터리였다. "우리의 연구는 UHECR의 공간 관측을 통해 UHECR의 미스터리 기원에 대한 새로운 시각을 제공합니다." 그는 "TA 핫스팟 사건 의 기원에 대해 새로 제안 된 모델 은 과학자들이 미래에 UHECR 의 기원 을 찾는 데 도움 이 될 수있다"고 덧붙였다. 더 탐색 초고 에너지 우주 광선을 가진 물리학 자, 도약 가속기 에 의해 제공 울산 과학 기술원
https://phys.org/news/2019-08-scientists-mystery-ultra-high-energy-cosmic-ray.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
https://scitechdaily.com/harvard-scientist-connects-the-dots-in-fin-to-limb-evolution/
.나노 입자는 언젠가 인간에게 내장 된 나이트 비전을 줄 수있다
에 의해 미국 화학 학회 유리 병의 유기 나노 입자는 보이지 않는 근적외선을 강렬한 청색광으로 변환하여 사람의 눈으로 쉽게 볼 수 있습니다. 크레딧 : Gang Han,2019 년 8 월 27 일
비행, X-ray 비전 또는 놀라운 힘과 같은 초강력 영웅이 등장하는 영화는 모든 분노입니다. 그러나 이러한 인기있는 캐릭터는 단순한 공상 비행이지만 과학자들은 나노 입자를 사용하여 일반 마우스에 실질적인 초강력을 부여했습니다. 근적외선을 볼 수있는 능력. 오늘날 과학자들은 언젠가 인간에게 내장 된 야간 투시경을 줄 수있는 이러한 나노 입자의 버전을 만드는 과정이 진행되고 있다고보고했다. 연구원들은 ACS (American Chemical Society) 2019 년 가을 국립 회의 및 박람회에서 결과를 발표 할 예정입니다. "우주를 볼 때, 우리는 가시광 만 보인다 "고 회의에서 연구를 진행하고있는 프로젝트의 주요 조사관 인 강한 박사는 말한다. "그러나 우리가 근적외선 비전을 가졌다면 우주를 완전히 새로운 방식으로 볼 수 있습니다. 육안으로 적외선 천문학을 수행 하거나 부피가 큰 장비없이 야간 시력 을 가질 수 있습니다." 인간과 다른 포유류의 눈은 400에서 700 나노 미터 (nm) 사이의 빛 을 감지 할 수 있습니다 . 반면 근적외선 (NIR) 광은 파장이 750nm ~ 1.4 마이크로 미터입니다. 열 화상 카메라는 유기체 나 물체에서 발산되는 근적외선을 감지하여 사람들이 어둠 속에서 볼 수 있도록 도와 줄 수 있지만 이러한 장치는 일반적으로 부피가 크고 불편합니다. Han과 그의 동료들은 그들이 눈에 upconversion nanoparticles (UCNPs) 라 불리는 특별한 유형의 나노 물질을 주입함으로써 생쥐에게 NIR 비전을 줄 수 있을지 궁금했다. 희토류 원소 어븀 및 이테르븀을 함유하는 이러한 나노 입자는 저에너지 광자를 NIR 광으로부터 포유 동물의 눈이 볼 수있는 고 에너지 녹색광으로 변환 할 수있다.
https://youtu.be/ycsk2JaLhhI
올해 초 발표 된 연구에서 매사추세츠 의과 대학 (University of Massachusetts Medical School)의 연구원들은 감광체 표면의 당 분자에 결합하는 단백질을 부착하여 마우스 눈의 광 수용체에 UCNP를 목표로 삼았습니다. 그런 다음, 쥐의 망막 뒤에 광 수용체 결합 UCNP를 주입했습니다. 주사 된 생쥐가 NIR 광선을보고 정신적으로 처리 할 수 있는지 여부를 판단하기 위해 연구팀은 몇 가지 생리 학적 및 행동 테스트를 수행했습니다. 예를 들어 한 번의 테스트에서 연구원들은 생쥐를 Y 자 모양의 물 탱크에 넣었습니다. 탱크의 한 지점에는 생쥐가 물에서 빠져 나올 수있는 플랫폼이있었습니다. 연구원들은 마우스가 삼각형 모양의 가시 광선을 향해 헤엄 쳐서 탈출 경로를 표시하도록 훈련시켰다. 비슷하게 켜진 원은 플랫폼없이 지점을 표시했습니다. 그때, 연구원들은 가시 광선을 근적외선으로 대체했습니다. 한 박사는“입자 주입 마우스는 삼각형을 선명하게 볼 수 있고 매번 수영을 할 수 있지만, 주입이없는 마우스는 두 모양의 차이를 보거나 알 수 없었다”고 말했다. 비록 UCNP가 마우스 눈에 적어도 10 주 동안 지속되었고 눈에 띄는 부작용을 일으키지 않았지만, Han은 나노 물질의 안전성과 감도를 인간에서 시험해보기 전에 개선하고자한다. 한 박사는“우리의 출판 된 논문의 UCNP는 무기물이며 몇 가지 단점이있다. "생체 적합성은 명확하지 않으며, 인간이 사용할 수 있도록 나노 입자의 밝기를 개선해야 합니다 ." 이제이 팀은 두 가지 유기 염료 로 구성된 UCNP를 실험하고 있습니다.희토류 요소 대신 그는“우리는 무기에 비해 훨씬 향상된 휘도로 유기 UCNP를 만들 수 있다는 것을 보여 주었다”고 말했다. 이러한 유기 나노 입자는 녹색 또는 청색 광을 방출 할 수있다. 개선 된 특성을 갖는 것 외에도, 유기 염료는 또한 규제 장애물이 더 적을 수있다. 프로젝트의 다음 단계 중 하나는 기술을 사람의 가장 친한 친구에게 번역하는 것일 수 있습니다. 한 교수는“우리가 근적외선을 볼 수있는 수퍼 독을 가지고 있다면 멀리 떨어진 곳에서 법을 위반 한 사람의 몸에 패턴을 투사 할 수 있으며 개는 다른 사람들을 방해하지 않고 잡을 수있다”고 말했다. 슈퍼 히어로의 힘은 제쳐두고,이 기술은 눈의 질병 치료와 같은 중요한 의료 응용 프로그램을 가질 수도 있습니다. 한 박사는“우리는 실제로 NIR 광선을 사용하여 특히 광 수용체에서 UNCP로부터 약물을 방출하는 방법을 찾고있다”고 말했다. 더 탐색 나노 기술은 생쥐가 적외선에서 볼 수있게합니다 추가 정보 : 업 컨버전을 통한 적외선, ACS (American Chemical Society) 2019 년 가을 국립 회의 및 박람회를 참조하십시오. 추상 적외선 반응성 광자 상향 변환 나노 입자는 장파장 저에너지 광자가 단파장에서 고 에너지 방출로 변환 될 수있는 독특한 광학 메커니즘을 갖는다. 이러한 특수한 광학 특성으로 인해 시험관 내 및 생체 내 광학 이미징 및 치료에 매우 유망합니다. 최근에, 업 컨버전 나노 입자 (UCNP)는 수많은 생물학적 및 재료 응용에서 매력적인 새로운 도구로서 두드러졌다. 이 강의에서, 먼저 신경 과학 및 면역 요법에서 무선 광 유전학 응용을위한 UCNP 공학에 관한 새로운 개발을 제시 할 것입니다. 두 번째로, 육안으로 포유류 적외선 이미징 비전을 만들 수있는 안구 주 사형 광 수용체 결합 상향 변환 나노 입자의 최근 개발을 소개하겠습니다. 에서 제공하는 미국 화학 학회
https://phys.org/news/2019-08-nanoparticles-humans-built-in-night-vision.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
https://youtu.be/hgLFqFCadnA
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