결함이있는 DNA에 꼬임을 매핑하기

.인도의 Chandrayaan-2 선교부 사진 달 탐험

으로 SPACE.com 직원 한 시간 전에 우주 비행 인도의 두번째 달 임무 인 Chandrayaan-2 는 착륙선, 로버 및 인공위성으로 구성됩니다. Chandrayaan-2 는 2019 년 7 월 22 일에 달에 착륙했으며 9 월 6 일에 달의 궤도에 도착할 것으로 예상됩니다. 인도 우주 연구기구 (ISRO)는 달의 남극을 착륙 지점으로 목표하고 있습니다. 

https://phys.org/news/2019-01-quantifying-quantum-eavesdropped.html

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An Affair To Remember Beegie Adair

 

 

.새로 발견 된 두 개의 외계 행성 중 하나는 거주 가능 세계로서의 가능성을 보여줍니다

아미나 칸 외계인 GJ 357d의 한 해석을 묘사 한 삽화. 이미지 크레딧 : Chris Smith / NASA, 2019 년 8 월 1 일

의 고다드 우주 비행 센터. 가까운 희미한 별 주위를 도는 슈퍼 스코링 된 행성은 과거에는 볼 수 없었던 두 개의 행성의 존재를 밝혀 내는데 도움을주었습니다. 그 중 하나는 액체 상태의 물을 수용 할 수 있었고 따라서 생명에 호의적이었을 것이라고 천문학 자들은 말합니다. NASA의 Transiting Exoplanet Survey Satellite가 선정 한 물집이 많은 행성 GJ 357 b는 히드라 별자리에서 약 31 광년 떨어져 있습니다. 지구보다 22 % 나 더 크고 매주 3.9 일에 별표를 표시합니다. 수성이 우리 태양보다 11 배 더 가까운 궤도를 추적합니다. 이것은 M-dwarf 별이 우리 태양보다 약 40 % 더 차갑더라도 행성이 대기의 단열 효과가없는 경우에도 화씨 약 490도에 달할 가능성이 매우 높다는 것을 의미합니다. 이 거주 할 수없는 세계는 TESS가 발견 한이 별 주위의 유일한 존재였습니다. TESS는 행성이 지나가고 있다는 것을 나타낼 수있는 별의 불빛에 딥을 찾는 하늘을 스캔합니다. 천문학 자들은 GJ 357 b의 존재를 확인하기 위해 지상 망원경의 정보를 사용했다. 그 과정에서 그들은 한 쌍의 행성이 같은 별을 돌고 있다는 단서를 발견했습니다. 이 두 행성, GJ 357 c와 d는 방사 속도 법을 사용하여 발견되었습니다 : 행성 의 작은 중력 끌기로 인한 별의 움직임에서 약간의 흔들림을 보아서. GJ 357 c의 질량은 지구 질량의 약 3.4 배이며, 그 이상이 아니라면 9.1 일마다 GJ 357의 두 배가되는 거리에서 궤도를 결정합니다. b. 이 근접 지역은 기온을 화씨 260도 (화씨)로 유지하지만 행성 b와 같이 노래하지는 않지만 여전히 귀찮습니다. 3 번째 행성 인 GJ 357d는 거주 가능한 세계로서의 잠재력을 실제로 가지고 있습니다. 그것은 적어도 6.1 지구 질량의 무게와 55.7 일 이내에 궤도를 완료 훨씬 더 멀리 거리에서 별을 동그라미. 지구의 태양까지의 거리가 5 분의 1에 불과하지만, GJ 357의 희미한 별은 표면이 매우 차가워집니다. 대기없이 표면의 온도계보다 약 64 화씨를 올려 것이다 제로 의미 않음 액체 물 표면. GJ 357 d는 분위기가 판명 않는 경우,이 저널에 발표 될 보고서에 따르면, 게임 체인저가 될 수 천문학 및 천체 물리학 . 올바른 조성의 빽빽한 분위기는 지구 온난화를 막아 물이 지구의 표면에 남아있게합니다. 그것은 과학자들이 화성에서 일어난 일이라고 생각하는 것과 유사합니다. 오늘은 추운 곳이나 건조한 곳이지만 한때 액체 물이 붉어지는 얼굴 전체에 흔적을 남기게하는 두꺼운 분위기 였을 수도 있습니다. 과학자들은 GJ 357 d가 우리의 유리한 지점에서 별을 움직이는 것처럼 보일 수 있다면 그 트릭을 GJ 357 d를 엿볼 수 있다고 말했다. "우리가 GJ 357d의 통과를 감지 할 수 있다면, 그것은 태양 이웃에서 가장 가까운 통과 가능하고 거주 할 수있는 행성이 될 것"이라고 연구진은 썼다. "비록 GJ 357d가 이동하지 않더라도 별의 밝기로 인해 근접 M 종의 거주 ​​가능 구역에있는이 행성이 초대형 망원경뿐만 아니라 미래 우주 임무를위한 관측 대상의 주요 대상이됩니다."

추가 탐색 TESS 인공위성은 '첫 번째 가까운 슈퍼 지구' 추가 정보 : R. Luque et al. 인근의 M 왜성 GJ 357 주변의 행성계, 천문학 및 천체 물리학 (Stronomy & Astrophysics , 2019). DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201935801 저널 정보 : 천문학 및 천체 물리학

https://phys.org/news/2019-08-newly-exoplanets-potential-habitable-world.html

 

 

.포토닉스를위한 새로운 툴킷 : 경량 무선에 의한 양자 시뮬레이션

하여 막스 플랑크 협회 "토폴로지 도파관 (topological waveguide)"에 가까운 큐 비트 (qubit)로 작동하는 원자의 예술적 견해. 크레딧 : Max Planck Society, 2019 년 8 월 2 일

양자 시뮬레이터에 대한 집중적 인 연구가 진행되고 있습니다 : 그들은 기존의 심지어 슈퍼 컴퓨터가 실패 할 때 복잡한 양자 시스템의 특성을 정확하게 계산할 것을 약속합니다. 협력 프로젝트에서 Max Planck Institute of Quantum Optics의 Garching and the Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)의 이론가들은 이제 양자 시뮬레이터를위한 새로운 툴박스를 개발하고 Science Advances. 그것은 토폴로지의 노벨상 수상 원리를 사용하여 양자 비트 (예 : 개별 원자)가 "토폴로지 라디오 채널"을 통해 서로 통신 할 수있게합니다. "라디오 채널"은 토폴로지의 도움을 받아 견고한 방식으로 도파관을 이동하는 조명 필드에 의해 제공됩니다. 이 개념은 기초 연구에서 양자 정보에 이르기까지 완전히 새로운 아이디어를위한 공간을 제공합니다. "우리는 어떻게 두 개의 먼 양자 비트를 서로 이야기 할 수 있을까?" Alejandro González-Tudela에게 묻습니다. "이것은 정보 및 시뮬레이션 분야에서 필수적인 과제입니다!" 최근까지 이론 물리학자인 Garching의 막스 플랑크 연구소 (Max Planck Institute of Garching) 소장 인 이그나시오 시라크 (Ignacio Cirac) 박사후 연구원이었으며 마드리드의 IFI-CSIC Instituto de Física Fundatic IFF-CSIC에서 영구 연구원으로 근무했습니다. Cirac와 마드리드 Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid의 두 명의 스페인 연구원과 함께 Photonics에 완전히 새로운 툴박스를 소개하는 과학 논문을 발표했습니다. Photonics는 빛과 물질 사이의 상호 작용과 그것의 기술적 응용을 다루는 물리학의 한 부분입니다. 한 가지 가능한 응용은 유명한 미국 노벨상 수상자 Richard Feynman의 아이디어로 돌아가는 소위 양자 시뮬레이션입니다. 기존의 컴퓨터에서 가능한 한 정확하게 양자 시스템의 거동을 계산하려면 시스템의 새로운 양자 입자마다 필요한 컴퓨팅 성능이 배가됩니다. 이 수학적인 눈사태로 인해 심지어 수십개의 입자로 이루어진 상대적으로 작은 양자 시스템조차도 기존 슈퍼 컴퓨터의 성능을 능가합니다. 이러한 이유 때문에 Feynman은 수십 년 전에 또 다른 양자 시스템의 도움을 받아 양자 시스템의 동작을 시뮬레이션하는 아이디어를 얻었습니다. 원칙적으로, 이러한 양자 시뮬레이터는 수년 동안 집중적 인 연구의 주제가되어왔다. 예를 들어, 그들은 초전도 또는 복합 자성과 같은 물질 특성에 대한 더 나은 이해를 제공 할 것을 약속합니다. 그들은 또한 Garching의 연구소에서 중요한 역할을합니다. 예를 들어 시뮬레이터는 레이저 광의 공간 격자에 트랩 된 울트라 코어 원자 구름으로 구성 될 수 있습니다. 이 퀀텀 비트 (즉, 큐 비트)가 서로 상호 작용할 경우, 양자, 광자를 가볍게 교환하면됩니다. 그러나 원자는 보통 어떤 임의의 방향으로 그러한 광자를 방출합니다. 큐 비트가 광자를 다음 또는 다음 하나의 이웃에 직접 타겟팅 할 수 있다면 양자 시뮬레이션에 훨씬 더 효율적입니다. 견고한 광자 라디오 곤자 레즈 - 투 델라 (González-Tudela)와 그의 팀은 이제 원자 사이의 목표 된 "광자 라디오 (photon radio)"를 가능하게하는 이론적 원리를 개발했다. "우리는 큐 비트와 광자를 도파관에 넣어야합니다."라고 이론가는 설명합니다. 그러나 공간에서 라이트 그리드에 떠있는 원자들의 앙상블을 그러한 도파관과 "연결"하여 그들이 견고한 방식으로 말하게하는 방법은 무엇입니까? 네 이론가의 답은 매우 까다로운 빛입니다. 트릭은 본질적으로 고체 물리에서 포토닉스로 토폴로지의 수학 개념을 전달하는 것입니다. 고체 물리학에서, 그것은 완전히 새로운, 이전에 알려지지 않은 물질 특성을 생산할 수 있기 때문에 최근 몇 년 동안 과대 선전을 촉발 시켰습니다. 2016 년 3 명의 영국 물리학 자 David Thouless, Duncan Haldane 및 Michael Kosterlitz는 솔리드 스테이트 물리학에 토폴로지 개념을 성공적으로 도입하여 노벨 물리학상을 수상했습니다. 원칙적으로, 문제는 기하학적 몸체에 몇 개의 구멍이 있는지입니다. 예를 들어, 커피 컵에는 그 중심에 도넛 형 고리처럼 손잡이에 구멍이 있으며, 따라서 둘 다 토폴로지 1 번을가집니다. 결과적으로 순수한 기하학적 관점에서 컵과 도넛은 서로 쉽게 변형 될 수 있습니다. 한편, 물리학에서이 홀 번호 규칙은 토폴로지가 방해에 대해 특정 물성을 엄청나게 안정화시킬 수있는 결과를 낳습니다. 그리고 이것은 양자 정보와 양자 시뮬레이션에서 두 번째로 큰 도전이됩니다. 유비쿼터스 교란은 매우 민감한 양자 정보가 급속하게 붕괴되도록합니다. González-Tudela는 이렇게 말합니다. "이 소위 디코어런스 (decoherence)는 양자 정보의 가장 큰 문제입니다. 토폴로지의 매혹적인 속성은 곧 민감한 양자 비트가 그러한 토폴로지 특성을 가진 물리적 시스템에 패키징 될 수 있다는 결론에 영리한 마음을 불러 일으켰습니다. 예를 들어, 이것은 고체 물리학 분야에서 연구되고 있으며 Microsoft와 같은 대기업에서도이 연구에 많은 투자를하고 있습니다. 토폴로지 도구 상자 곤자 레즈 - 투 델라 (González-Tudela)와 그의 공동 저자 3 명은 그러한 토폴로지 개념을 포토닉스로 전송할 수있는 도구 상자를 고안했습니다. 라이트 그리드에있는 극저온 원자와 같은 일부 시스템은 이미 제어 가능성이 매우 향상되었습니다. 따라서 그들은 양자 시뮬레이션을위한 많은 가능성을 제시합니다. 네 이론가의 도구 상자는 많은 창의적인 아이디어를위한 새로운 공간을 열어줍니다. 간단히 말해서, 그것은 일련의 양자 비트, 예를 들어 한 줄에 배열 된 단일 원자로 구성됩니다. 그들은 이론 물리학 자들이 찾고있는 도파관처럼 행동하는 영리하게 구성된 선형 "가벼운 욕조"와 상호 작용할 수 있습니다. 시스템의 다양한 조절 나사를 조작하면 양자 비트가이 도파관을 통해 원하는대로 광자를 교환 할 수 있습니다. 그러나 그 뿐만이 아닙니다. 예를 들어, 큐빗은 한 방향으로 정보를 보낼 수 있지만 반대 방향으로는 완전히 어둡습니다. 이러한 상호 작용은 원자의 미세한 세계에서 생산하기가 극히 어렵습니다. 따라서 네 이론가의 도구 상자는 양자 비트 가 서로 통신 할 수있는 많은 새로운 가능성을 제공합니다 . 이것은 미래의 퀀텀 시뮬레이터 가 필요로 하는 것과 정확히 같습니다 . 개념은 또한 보편적이다 : 그것은 또한 현재 연구되고있는 많은 큐 비트들로 구성된 일부 양자 시스템 에서 실현 될 수있다 . 네 이론가의 새로운 연구는 순수한 기초 연구에서부터 양자 정보에 이르기까지 완전히 새로운 아이디어를위한 핵이 될 수 있습니다 .

추가 탐색 양자 컴퓨팅을위한 빌딩 블록으로 이국적인 양자 입자 이미징 자세한 정보 : M. Bello et al. topological waveguide QED, Science Advances (2019) 에서 자유로운 양자 광학 . DOI : 10.1126 / sciadv.aaw0297 저널 정보 : Science Advances 제공자 막스 플랑크 협회

https://phys.org/news/2019-08-toolkit-photonics-quantum-simulation-radio.html

 

 

.결함이있는 DNA에 꼬임을 매핑하기

터프 스 대학의 마이크 실버 (Mike Silver) 연구원은 효모에서 DNA 변화를 연구합니다. 신용 : 알론소 니콜스,2019 년 8 월 2 일

여기에 당신을위한 도전 과제가 있습니다 : 레터 별, 한 마디 당 120 만 페이지 길이의 문서 - 자유의 여신상보다 높은 종이 더미입니다. 오타를 만들거나 구두점을 놓치지 마십시오. 그 일에 종사하고 있니? 예, 당신은 다음과 같습니다. 당신의 몸은 당신이 잉태 된 이래로 수조 번이 작업을 수행해 왔으며, 지금 당장 당신은 그것을하고 있습니다. 우리가 말하는 것은 물론 인간 게놈의 복제입니다 . 세포가 분열 할 때마다 2 만 5 천개의 단백질 코딩 유전자 가 있습니다. 우리 몸 속에 있는 세포 는 우리의 생명 코드가 충실히 천문학적으로 복제되도록하는 정교한 메커니즘을 가지고 있습니다. 구아닌, 시토신, 아데닌 및 티민의 염기 쌍을 읽고, 쓰고, 복제하도록 특별히 고안된 효소는 복제 중 오류가 발생하지 않도록하기 위해 격렬한 속도로 DNA 이중 나선 구조를 구성합니다. 일반적으로 실수는 약 10 억 개의 "글자"-G, C, A 및 T로 보통 발생하지만 문제를 일으키기에는 충분하지 않으며 때로는 변화하는 환경에 적응하도록 허용해야합니다. 그러나 DNA를 복제하는 효소의 길에 비정상적인 DNA 구조가 생겨 심각한 장애를 일으키는 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 이로드 블록은 시퀀스의 깨지기 쉬운 중단 점으로, 암 및 기타 질병에 취약합니다. 이번 봄, Tufts 교수이자 생물학 교수 인 Catherine Freudenreich와 그녀의 동료들은이 비정상적인 DNA 구조의 특징을 규명하고 유전체에서 취약성을 유발하는 이유를 규명했습니다. 깨지기 쉬운 DNA 영역이 얼마 동안 알려졌지만,이 연구는 취약성을 일으키는 분자 메커니즘에 대한 첫 번째 연구를 나타냅니다.

정상적인 DNA, 십자형과 머리핀 모양의 것들. 크레딧 : Catherine Freudenreich

"현재까지, 약 80 개의 일반적인 연약한 부위가 인간의 DNA에서 밝혀졌습니다."라고 Freudenreich가 말했다. "이 DNA 부위는 모든 인간에게 존재하며 정상적으로 안정하지만, 유전 물질을 복제하려고 할 때 세포가 스트레스를 받으면 깨질 수 있습니다." 염색체 파손은 종종 종양 진행의 초기 사건입니다. Freudenreich 및 심란 Kaushal, AG18, 출연 연구의 주 저자 셀 보고서는 , 그것이 깨지기되도록 무엇을하고 정상적인 수리 기계에 렌치를두고 방법을 이해하기 위해, FRA16D라는 그 깨지기 쉬운 사이트 중 하나를 조사했다. 연구를 더 쉽게하기 위해 그들은 인간보다는 효모에서 유사한 DNA 염기 서열을 관찰했다. 깨지기 쉬운 부위에는 여러 번 반복되는 아데닌과 티민 염기가 포함되어 있음이 밝혀졌습니다. 이러한 반복이 약 20 개 이상 진행될 때 DNA는 십자형 또는 머리핀 구조를 만들어 꼬임을 만들 수 있습니다. 그것은 기차가 좌굴 선로에서 날아 다니는 것처럼 DNA 복제 기계가 탈선하는 원인이 될 수 있습니다. Kaushal 은 트랙의 구부러진 부분을 자르는 Mus81이라는 것을 포함하여 여러 핵산 분해 효소를 포함 하는 효소 수리 요원이 도착 함을 발견했습니다 . 다른 효소들은 수리를 끝내지 만, 머리핀은 Mus81에 의해 좌회전하여 정확하게 작업을 어렵게 만들 수 있습니다. 헤어핀을 고정시키는 효소가 존재하지만 세포에 스트레스가 가면 유지할 수없고 오류가 누적됩니다. "이 결과는 일반적인 취약성 부위가 암세포에서 결실을 쌓는 경향이있는 이유를 설명 할 수있다"고 Freudenreich는 말했다. 그는 "더 이상 부서지지 않을뿐만 아니라 부서지기 시작하면 복구 과정을 방해하여 DNA 서열이 손실되거나 염색체 파편이 발생한다"며 "이것은 현장에서의 시각에 큰 영향을 줄 수있는 새로운 아이디어"라고 덧붙였다. "DNA 손상의 원인 인 Mus81 이외에 효소를 밝혀내는 것은 우리가 가능한 암 예방 수단에 대해 더 잘 처리 할 수 ​​있음을 의미한다"고 Kaushal은 말했다.

추가 탐색 생물 학자들은 종종 염색체가 파열되어 암을 유발하는 1 가지 이유를 발견합니다. 자세한 정보 : Simran Kaushal et al. FRA16D, 세포보고 (2019)의 깨지기 쉬운 부위 내에서 구조 형성 (AT) n 서열의 파손 및 치유에 대한 서열 및 핵산 분해 효소 요구 사항 . DOI : 10.1016 / j.celrep.2019.03.103 저널 정보 : 셀 보고서 Tufts University 제공

https://phys.org/news/2019-08-kinks-faulty-dna.html

2019 년 8 월 2 일

 

연구원은 새로운 전이 금속 화합물을 신속하게 평가하기 위해 기계 학습 기술을 사용합니다

Nancy W. Stauffer, Massachusetts Institute of Technology 인공 신경망 (ANN) 분석 결과는 ANN을 훈련 한 것과 너무 다른 분자에 대해서는 신뢰할 수 없습니다. 여기에 표시된 검은 구름은 데이터 집합의 천이 금속 착물을 포함하며, 그 수치 표현은 신뢰할만한 것으로 간주되기 위해 훈련 단지와 너무 멀리 떨어져 있습니다. 신용 : 매사추세츠 공과 대학 최근 몇 년 동안 기계 학습은 특정 응용 분야에 최적화 된 속성으로 새로운 재료를 식별하는 데 유용한 도구임을 입증 해 왔습니다. 크고 잘 정의 된 데이터 세트를 사용하여 컴퓨터는 정답을 생성하고 알 수없는 데이터 세트에서 동일한 기술을 사용하는 분석 작업을 수행하는 방법을 배웁니다. 이 접근법은 귀중한 신소재의 개발을 유도했지만 주로 유기 화합물 이었습니다. Heather Kulik 박사는 지적합니다. '09, 조교수 화학 공학. Kulik은 대신 무기 화합물, 특히 전이 금속을 기반으로하는 화합물 (철 및 구리 포함)의 성분 에 초점을두고 있으며 독특하고 유용한 특성을 가지고 있습니다. 전이 금속 착체로 알려진 화합물에서 금속 원자는 바깥쪽으로 방사되는 탄소, 수소, 질소 또는 산소 원자로 만들어진 화학적으로 결합 된 팔 또는 리간드가있는 중심에서 발생합니다. 전이 금속 복합체는 이미 의약품과 같이 정밀 화학 물질을 제조하기 위해 에너지 저장 에서 촉매 작용에 이르는 분야에서 중요한 역할을합니다 . 그러나 Kulik은 기계 학습이 사용을 더욱 확대 할 수 있다고 생각합니다. 실제로, 그녀의 그룹은 기계 학습을 무기물에 적용하는 것뿐만 아니라 새로운 영역을 탐구하는 기술을 사용하기 위해 노력해 왔습니다. Kulik은 "우리는 이전에 발견되지 않은 화합물에 대한 예측을하기 위해 모델 탐색을 얼마나 멀리 할 수 ​​있는지 이해하는 데 관심이있었습니다. 센서 및 컴퓨터 지난 4 년 동안 Kulik과 Jon Paul Janet (화학 공학 대학원생)은 전자의 양자 역학 특성 인 "스핀 (spin)"을 가진 전이 금속 착체에 초점을 맞추어 왔습니다. 일반적으로 전자는 쌍으로 발생하며, 하나는 스핀 업, 다른 하나는 스핀 다운을 통해 서로 상쇄되며 순 스핀이 없습니다. 그러나 전이 금속에서 전자는 쌍을 이룰 수 없으며 그 결과 생성 된 순 스핀은 무기 복합체를 만드는 특성입니다. "전자가 어떻게 페어링되지 않았는지 조정하면 특성을 조정할 수있는 독특한 손잡이가됩니다." 주어진 콤플렉스는 선호되는 스핀 상태를 갖는다. 그러나 빛이나 열로부터 어떤 에너지를 더하면 다른 상태로 전환 할 수 있습니다. 이 과정에서 크기 나 색상과 같은 거시적 특성의 변화를 나타낼 수 있습니다. 플립을 일으키는 데 필요한 에너지가 스핀 분할 에너지라고 할 때,이 컴플렉스는 센서 또는 양자 컴퓨터의 기본 구성 요소로 사용하기에 좋은 후보입니다. 화학자들은 스핀 - 분할 에너지가 0에 가까운 많은 금속 - 리간드 조합에 대해 알고 있으며, 그러한 실제 응용을위한 잠재적 "스핀 - 크로스 오버"(SCO) 착물을 만든다. 그러나 모든 가능성은 광대합니다. 전이 금속 착물의 스핀 - 분할 에너지는 어떤 금속과 결합 된 리간드에 의해 결정되며, 거의 끝이없는 리간드가 선택됩니다. 문제는 실험실에서 수백만 번의 시행 착오 테스트를 거치지 않고 SCO가되기 위해 원하는 속성을 가진 새로운 조합을 찾는 것입니다. 분자를 숫자로 변환하기 분자의 전자 구조를 분석하는 표준 방법은 밀도 함수 이론 (DFT)이라고하는 계산 모델링 방법을 사용하는 것입니다. DFT 계산의 결과는 특히 유기적 시스템에서 매우 정확하지만 단일 화합물에 대한 계산을 수행하는 데 몇 시간 또는 며칠이 소요될 수 있습니다. 대조적으로 인공 신경망 (ANN)이라고 불리는 기계 학습 도구는 동일한 분석을 수행 한 다음 단 몇 초 만에 수행 할 수 있습니다. 결과적으로 ANN은 실행 가능한 콤플렉스의 거대한 공간에서 가능한 SCO를 찾는 데 훨씬 더 실용적입니다.

이 그림은 샘플 전이 금속 착물을 나타냅니다. 전이 금속 착물은 리간드로 알려진 구조에서 화학적으로 결합 된 유기 분자의 배열에 의해 둘러싸인 중앙 전이 금속 원자 (주황색)로 구성됩니다. 신용 : 매사추세츠 공과 대학

ANN이 작동하려면 숫자 입력이 필요하기 때문에 연구원의 첫 번째 과제는 주어진 천이 금속 복합체를 일련의 숫자로 표현하는 방법을 찾는 것이 었습니다. 각 숫자는 선택한 속성을 설명합니다. 유기 분자에 대한 표현을 정의하는 규칙이 있는데, 분자의 물리적 구조가 그 특성과 행동에 대해 많은 것을 말해줍니다. 그러나 연구자들이 전이 금속 착물에 대한 규칙을 따를 때, 그것은 효과가 없었습니다. Kulik은 "유기 금속 결합은 옳다는 것은 매우 까다 롭습니다. "더 가변적 인 결합의 고유 한 특성이있다. 전자가 결합을 형성하기 위해 선택할 수있는 더 많은 방법이있다." 그래서 연구자들은 무기 화학에서 예측 가능한 표현을 정의하기위한 새로운 규칙을 만들어야했습니다. 기계 학습을 사용하여 스핀 분열 에너지 분석을위한 전이 금속 착물을 나타내는 다양한 방법을 연구했습니다. 결과는 대표자가 금속 중심과 금속 - 리간드 연결의 특성에 가장 중점을 두었고 멀리있는 리간드의 특성에 덜 중점을 두었을 때 가장 좋았다. 흥미롭게도 그들의 연구에 따르면, 리간드 - 금속 본드 길이 또는 전자를 받아들이는 성향과 같은 다른 특성을 예측하는 것이 목표 일 때 전반적으로보다 동등한 강조를주는 표현이 가장 효과적이었습니다. ANN 테스트 그들의 접근 방식을 시험하기 위해 Kulik과 Janet은 캘리포니아 주 플러 튼에 소재한 Troy 고등학교의 여름 인턴 인 Lydia Chan의 도움을 받아 크롬, 망간, 철 및 코발트 계열의 4 가지 전이 금속을 기반으로 한 천이 금속 착물 집합을 정의했습니다. 16 개의 리간드 (각각의 분자는 최대 2 개를 가질 수 있음)를 갖는 2 개의 산화 상태로 존재한다. 이러한 빌딩 블록을 결합함으로써 5,600 개의 콤플렉스로 구성된 "검색 공간"을 만들었습니다. 그 중 일부는 익숙하고 잘 연구되었으며 일부는 완전히 알려지지 않았습니다. 이전 연구에서 연구자들은 전이 금속 화학에서 잘 알려진 수천 가지 화합물에 대해 ANN을 훈련 시켰습니다. 목표 된 성질을 가진 화합물을 찾기 위해 새로운 화학 공간을 탐구하는 훈련 된 ANN의 능력을 시험하기 위해, 그들은 이전 연구에서 보았던 113 개의 5,600 개의 복합체 수영장에 적용하려고했습니다. 결과는 위의 슬라이드 쇼에서 "그림 1"이라고 표시된 플롯이었고, ANN에 의해 ​​결정된대로 표면에 콤플렉스를 정렬합니다. 흰색 영역은 제곱 1 몰당 5 킬로 칼로리 이내의 스핀 분할 에너지를 갖는 복합체를 나타냅니다. 이는 잠재적으로 우수한 SCO 후보 물질임을 의미합니다. 적색과 청색 영역은 스핀 분할 에너지가 너무 커서 유용하지 않은 복합체를 나타냅니다. 인셋에 나타나는 녹색 다이아몬드는 철 중심 및 유사한 리간드가있는 복합체, 즉 스핀 - 크로스 오버 에너지가 유사해야하는 관련 화합물을 보여줍니다. 줄거리의 같은 지역에서의 그들의 출현은 연구원의 표현과 단지의 주요 특성 사이의 좋은 일치의 증거이다. 하지만 하나의 이야기가 있습니다. 모든 스핀 분할 예측이 정확하지는 않습니다. 복잡한 네트워크가 훈련 된 것과 매우 다르다면, ANN 분석은 재료 과학이나 화학에서 발견에 기계 학습 모델을 적용 할 때 표준 문제가 될 수 있다고 Kulik은 지적합니다. 이전 연구에서 성공적으로 보인 접근법을 사용하여 연구원은 훈련 및 시험 단지에 대한 숫자 표현을 비교하고 차이가 너무 큰 모든 시험 단지를 배제했습니다. 최선의 선택에 초점 5,600 개의 모든 복합체에 대한 ANN 분석을 수행하는 데 불과 한 시간이 걸렸습니다. 그러나 현실 세계에서 탐험 할 복합 단지의 수는 수천 배가 될 수 있으며 모든 유망한 후보자는 완전한 DFT 계산이 필요합니다. 따라서 연구원은 ANN 분석 이전에 받아 들일 수없는 후보자를 확인하기 위해 큰 데이터 세트를 평가하는 방법이 필요했습니다. 이를 위해 그들은 자연 선택에 의해 영감을 얻은 유전 알고리즘을 개발하여 개별 콤플렉스를 채점하고 부적합하다고 판단되는 알고리즘을 폐기합니다.

이전에 잘 알려진 화합물에 대해 훈련 된 인공 신경 네트워크는 5,600 개의 전이 금속 착물을 분석하여 잠재적 인 스핀 - 교차 합성물을 확인했습니다. 결과는이 플롯에서 복합체는 몰당 킬로 칼로리 (kcal / mol)의 스핀 - 분할 에너지에 기초하여 착색되었다. 유망한 후보자에서, 그 에너지는 5 kcal / mol의 제로 이내입니다. 인세 트의 밝은 녹색 다이아몬드는 관련 복합체입니다. 신용 : 매사추세츠 공과 대학

데이터 세트를 사전 검사하기 위해 유전자 알고리즘은 처음에 복합체의 전체 세트에서 20 개의 샘플을 무작위로 선택합니다. 그런 다음 세 가지 측정 기준에 따라 각 샘플에 "피트니스"점수를 지정합니다. 첫째, 좋은 SCO가되기에 충분할 정도로 스핀 - 크로스 오버 에너지가 낮습니까? 알아 내려면 신경망은 20 개의 복합물 각각을 평가합니다. 둘째, 복합체가 훈련 데이터로부터 너무 멀리 떨어져 있습니까? 그렇다면 ANN의 스핀 - 크로스 오버 에너지가 부정확 할 수 있습니다. 마지막으로 복합 단지가 교육 데이터와 너무 가깝습니까? 그렇다면 연구자들은 이미 유사한 분자에 대해 DFT 계산을 실행 했으므로 후보는 새로운 옵션을 찾는 데 관심이 없다. 처음 20 명의 후보자를 3 부분으로 평가 한 결과 유전 알고리즘은 부적합한 옵션을 버리고 다음 라운드에 적자를 저장합니다. 저장된 화합물의 다양성을 보장하기 위해 알고리즘은 일부를 돌연변이시켜야합니다. 하나의 복합체는 무작위로 선택된 새로운 리간드를 할당 받거나 두 개의 유망한 복합체가 리간드를 교환 할 수 있습니다. 결국, 컴플렉스가 좋아 보이면 매우 비슷한 것이 훨씬 더 좋을 수 있습니다. 여기에서 목표는 참신한 후보자를 찾는 것입니다. 유전자 알고리즘은 두 번째 그룹 20을 채우기 위해 무작위로 선택된 새로운 복합체를 추가하고 다음 분석을 수행합니다. 이 과정을 총 21 회 반복함으로써 21 세대의 옵션을 생산합니다. 따라서 검색 공간을 통해 진행되므로 가장 적절한 후보자가 생존하고 번식 할 수 있으며 죽을 수는 없습니다. 5,600 개의 복잡한 데이터 세트 전체에 대해 21 세대 분석을 수행하려면 표준 데스크탑 컴퓨터에서 5 분이 넘는 시간이 걸렸으며 높은 다양성과 신뢰할 수있는 신뢰도가 우수한 조합으로 372 개의 리드가 생성되었습니다. 연구진은 DFT를 사용하여 리드 중 임의로 선택한 56 개의 복합체를 조사한 결과, 그 중 2/3가 우수한 SCO가 될 수 있음을 확인했습니다. 2/3의 성공률은 좋지 않을 수도 있지만, 연구자들은 두 가지 점을 제시합니다. 첫째, 좋은 SCO를 만들 수있는 요소에 대한 정의는 매우 제한적이었습니다. 복잡한 구조가 생존하려면 스핀 분배 에너지가 극히 작아야했습니다. 둘째, 5,600 개의 콤플렉스가 있고 아무 것도 진행하지 않으면 37 리드를 찾기 위해 얼마나 많은 DFT 분석이 필요합니까? 자넷 (Janet)은 "우리가 신경 네트워크로 얼마나 많은 것을 평가했는지는 중요하지 않다. 너무 싸기 때문에 시간이 걸린다"고 말했다. 무엇보다도, 그들의 접근법을 사용하여 연구원은 과거에 연구 된 것을 바탕으로 생각하지 못했던 비 전통적인 SCO 후보자를 찾을 수있었습니다. Kulik은 "사람들이 가지고있는 규칙 - 머리 속에 발견 적 방법 - 스핀 - 크로스 오버 컴플렉스를 만드는 방법 -이 있습니다. "우리는 일반적으로 연구되지는 않았지만 스핀 - 크로스 오버 후보로 유망 할 수있는 금속과 리간드의 예기치 않은 조합을 발견 할 수 있음을 보여 주었다." 새 도구 공유 연구진은 새로운 물질에 대한 전 세계적 검색을 지원하기 위해 누구나 다운로드하여 사용할 수있는 그룹의 온라인 오픈 소스 소프트웨어 툴킷 인 "molSimplify"에 유전 알고리즘 과 ANN을 통합하여 전이 금속 착물을 구축하고 시뮬레이션했습니다. 잠재적 사용자를 돕기 위해이 사이트에서는 오픈 소스 소프트웨어 코드의 주요 기능을 사용하는 방법을 보여주는 자습서를 제공합니다. molSimplify 개발은 2014 년 MIT 에너지 이니셔티브 (MIT Energy Initiative)에서 시작하여 Kulik 그룹의 모든 학생들이 그 이후로 기여했습니다. 연구진은 잠재적 인 SCO를 조사하고 molSimplify의 업데이트 된 버전을 게시하기 위해 신경 네트워크를 지속적으로 개선합니다. 한편, Kulik 연구소의 다른 연구원들은 다른 응용 분야에서 유망한 화합물을 확인할 수있는 도구를 개발하고 있습니다. 예를 들어, 중요한 초점 영역 중 하나는 촉매 설계입니다. 화학 분야의 대학원생 Aditya Nandy는 메탄 가스를 메탄올과 같은 취급하기 쉬운 액체 연료 (특히 어려운 문제)로 변환하기위한 더 나은 촉매제를 찾는 데 주력하고 있습니다. "이제 우리는 외부 분자가 들어 왔고 촉매제는 분자의 일련의 모든 단계에서 화학적 변형을 수행하기 위해 분자에 작용해야합니다."라고 Nandy는 말합니다. "기계 학습은 전이 금속에 대한 중요한 설계 매개 변수를 파악하는 데 매우 유용합니다. 그 과정에서 각 단계를 정력적으로 유리하게 만들 것입니다. "

추가 탐색 분석 된 전이 금속 염료 내의 전하 이동 자세한 정보 : Jon Paul Janet 외. 기계 학습을 통한 화학 발견의 가속화 : 인공 신경망을 이용한 스핀 크로스 오버 복합체의 시뮬레이션 된 진화, Journal of Physical Chemistry Letters (2018). DOI : 10.1021 / acs.jpclett.8b00170

Jon Paul Janet 외. 신경망과의 전이 금속 착물의 전자 구조 특성 예측, Chemical Science (2017). DOI : 10.1039 / C7SC01247

K Jon Paul Janet 외. 전이 금속 화학 공간의 해결 : 기계 학습 및 구조 - 속성 관계를위한 피쳐 선택, Journal of Physical Chemistry A (2017). DOI : 10.1021 / acs.jpca.7b08750

Aditya Nandy et al. 기계 학습을위한 전략 및 소프트웨어 과도기 금속 화학, 산업 및 엔지니어링 화학 연구 (2018) 에서 가속 발견 . DOI : 10.1021 / acs.iecr.8b04015

저널 정보 : Journal of Physical Chemistry Letters , 화학 과학 , 산업 및 엔지니어링 화학 연구 메사추세츠 공과 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-08-machine-technique-rapidly-transition-metal.html

 

 

.얼마나 많은 양자 정보가 도청 될 수 있는지를 정량화

에 의해 스프링 크레딧 : CC0 공개 도메인, 2019 년 1 월 28 일

요약 양자 정보 처리의 가장 기본적인 유형은 양자 얽힘입니다. EPA B에 발표 된 새로운 연구 에서 Shaanxi Normal University, Xi'an, China의 Zhaonan Zhang과 동료들은 이전에 사용 가능한 것보다 다중 큐 비트 시스템에서의 얽힘 분포의 훨씬 더 정밀한 특성을 제공했습니다. 이러한 결과는 비밀 암호 키와 관련하여 엿듣기가 포착 할 수있는 정보의 양을 추정하기 위해 양자 암호학에 사용될 수 있습니다. 암호화 된 통신은 양자 비트 또는 큐 비트라고하는 기본 단위로 양자 정보를 전송하여 이루어집니다 . 가장 기본적인 양자 정보 처리 유형은 양자 얽힘입니다. 그러나이 과정은 아직 잘 이해되지 않고 있습니다. 양자 얽힘 (quantum entanglement)을 보다 효과적으로 제어 하면 양자 텔레포트, 양자 컴퓨터 개발 및 양자 암호를 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 이제 중국 물리학 자 팀은 양자 비밀 공유의 신뢰성을 향상시키는 방법을 찾는 데 집중했습니다. EPA B에 발표 된 새로운 연구에서 Shaanxi Normal University, Xi'an, China의 Zhaonan Zhang과 동료들은 이전에 사용 가능한 것보다 다중 큐 비트 시스템에서의 얽힘 분포에 대해 훨씬 더 미세한 특성을 제공합니다. 양자 암호학 의 맥락에서, 이러한 결과는 도청자가 비밀 암호 키와 관련하여 포착 할 수있는 정보의 양을 추정하는 데 사용될 수 있습니다. 양자 암호화 메시지를 확보하는 새로운 방법을 연구하는 물리학 자들은 양자 규모에서 주어진 큐 비트가 다른 큐 비트와 만 얽힐 수 있다는 사실을 이용합니다. 이 독특한 특성은 얽힘의 일부일처 제라고 불린다. 실용적인 측면에서, 얽힘에 대한 양자 규칙은 Alice, Bob 및 Charlie에 각각 속하는 A, B 및 C라고하는 3 개의 큐 비트를 고려하여 설명됩니다. Alice와 Bob이 AB라고 불리는 2 큐 비트 시스템을 통해 양자 정보 를 공유하면 Charlie의 큐 비트 C와 얽힌 상태를 공유 할 수 없습니다. 그러나, 또 다른 종류의 얽힘, polygamy라고 불리는데, 큐 비트는 동시에 몇몇 큐 비트와 부분 얽힘 을 표시 합니다. 이 연구에서, 저자는 일부일처 제와 일부 다처제에 대한 조건을 설명하는 일련의 방정식을 개발하는데, 이는 이전 연구보다 훨씬 잘 특성화된다. 구체적으로 말하자면, 먼저 특정 제한 조건 하에서 3 큐 비트 시스템을 조사한 다음 멀티 큐 비트 시스템에 대한 일반적인 결과를 도출 합니다. 추가 탐색 18-qubit 얽힘이 새로운 기록을 세웠다.

더 많은 정보 : Zhaonan Zhang et al., 다중 빗금 시스템에서의 단 일치성과 일부 다처 관계, The European Physical Journal D (2019). DOI : 10.1140 / epjd / e2018-90563-2 저널 정보 : European Physical Journal D Springer 제공

https://phys.org/news/2019-01-quantifying-quantum-eavesdropped.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/

 

 

.측정은 얽힌 시스템에서 상전이를 유도합니다

Lisa Zyga, Phys.org 최소 절단 문제에서 목표는 가장 적은 채권을 끊음으로써 네트워크를 통해 경로를 자르는 것입니다 (여기에서는 빨간색 채권 만 파손되어야합니다). 문제는 얽힌 양자계를 나타내는 전기 회로 (왼쪽)와 격자 (오른쪽)에 대해 동일합니다. 신용 : 스키너, 외. © 2019 미국 물리 학회,2019 년 8 월 1 일 기능

많은 유명한 실험에 따르면 양자 시스템을 관찰하는 간단한 동작으로 시스템의 특성이 변경 될 수 있습니다. "관찰자 효과 (observer effect)"라고 불리는이 현상은 예를 들어 슈뢰딩거의 고양이가 누군가 상자에 들어간 후 죽거나 살아있을 때 (그러나 둘 다 더 이상 존재하지 않을 때) 나타납니다. 관찰은 고양이 상태의 중첩을 파괴합니다. 즉, 두 상태의 고양이의 가능성을 설명하는 파동 함수를 축소합니다. 새로운 논문에서 물리학 자들은 측정이 양자 얽힘에 어떻게 영향을 미치는지 정확하게 조사 했다.이 맥락에서 시스템이 중첩되는 정도와 동등하다. 이전의 연구들은 양자 시스템이 외부의 간섭없이 진화하기 위해 홀로 남겨질 때, 얽힘의 정도가 증가하는 경향이 있음을 보여 주었다. 즉, 양자 시스템 은 시간이 지남에 따라 양자 중첩 정도가 큰 상태로 드리프트하는 경향이 있습니다. 반면, 얽힌 상태에서 측정을하는 것은 얽힘을 줄이는 경향이 있습니다. 이것은 스핀 상태 (예를 들어)에서의 측정이 그 스핀을 명확한 상태로 붕괴시켜 그 스핀이 다른 스핀으로부터 얽히게되고 상태가 중첩 된 상태로 유지되기 때문에 발생합니다. 이것은 시스템 전체에서 얽힘의 양을 줄입니다. 새로운 논문에서 물리학 자들은 컴퓨터 시뮬레이션 과 이론적 인 논증을 통해 임계 값을 초과하는 속도로 측정이 이루어지면 측정으로 인한 위상 전이가 발생 함을 보여주었습니다 . 이로 인해 시스템은 얽힘의 양이 시간이 지남에 따라 지속적으로 증가하는 "얽힘"단계에서 얽힘이 여전히 존재하지만 성장률이 0으로 떨어지는 "풀림"단계로 급격하게 전환됩니다. 물리학자인 MIT의 Brian Skinner와 MIT 및 Bar-Ilan University의 Jonathan Ruhman, Oxford University의 Adam Nahum은 Physical Review X 의 최근 호에서 얽힘에 대한 상전이에 대한 논문을 발표했습니다 . "물리 큰 성공 중 하나가 설명 할 수있는 능력이다 위상 천이 일부 외부 파라미터가 변화되는 경우가 화씨 32도 이하로 떨어질 때 물이 갑자기 얼음으로 냉동 같은 재료 특성의 급격한 변화를 -THE"스키너 말 Phys.org를 . "우리가 보여 주었던 것은이 동일한 언어가 양자 얽힘을 포함하는 역동적 인 과정에 적용될 수 있다는 것입니다. 즉, 얽힘 성장의 역학 특성은 또한 외부 매개 변수의 함수로서 위상 전이를 가지며, 이것은 측정 속도 우리에게 이것은 아름답고 놀라운 연결입니다! " 연구원들은 "vandalized resistor grid"라고 불리는 퍼콜 레이션 이론 (percolation theory)의 유명한 문제를 바탕으로 측정으로 인한 위상 전이 모델을 개발했다. 이 문제에서 파손은 네트워크를 완전히 연결 해제하기 위해 가장 작은 수의 본드를 찾는 것입니다 ( "최단 경로"또는 "최소 절단"이라고 함). 연구자들은 양자 시스템에서 얽힘의 엔트로피를 계산하는 문제는 네트워크를 두 부분으로 분리하는 무질서한 네트워크를 통해 최소 절단을 찾는 것이이 최적화 문제와 동일하다는 것을 보여주었습니다. 얽힌 시스템에서 네트워크는 양자 시스템을 나타내며 각 측정은 채권 중 하나를 깨뜨리는 것입니다. 시스템에서의 얽힘의 정도는이 네트워크의 최소 절단 크기, 즉 시스템을 네트워크의 나머지 부분과 분리하기 위해 끊어지지 않아야하는 총 끊어지지 않은 본드의 수에 의해 결정됩니다. 어떤 의미에서이 숫자는 얽힌 시스템이 풀린 상태로 전환되기 전에 얼마나 자주 측정을 할 수 있는지 알려줍니다. 서로 다른 네트워크가 다른 수와 채권 배치를 가지고 있기 때문에 임계 측정 속도는 시스템마다 다릅니다. 물리학 자들은 얽힘 역학에서 측정으로 인한 위상 전이를 이해하는 것이 양자 시스템의 시뮬레이션을 개발하는 데 유용한 의미를 가질 것으로 기대합니다. 얽힘 (entanglement)은 고전 컴퓨터에서 양자 역학을 모의하는 어려움을 결정하는 데 중요한 역할을합니다. 결과적으로, 얽혀있는 disengangled 위상 전환은 시뮬레이션을위한 쉬운 전환의 존재를 의미합니다. 이를 통해 연구자는 시뮬레이션의 어려움을 더 잘 예측하고보다 쉬운 대안을 찾을 수 있습니다. "우리의 발견은 고전적인 컴퓨터를 사용하여 양자 시스템을 시뮬레이션하는 것이 얼마나 어려운가에 대한 의문을 즉각적으로 암시합니다."라고 Skinner는 말했습니다. "장거리 얽힘 유지에 자주 의존하는 양자 컴퓨팅 방식에서도 중요 할 수 있습니다." 앞으로 연구원들은 모델이 얼마나 보편적인지 조사 할 계획입니다. 스키너는 "양자 얽힘을 수학적으로 설명하는 방법은 여러 가지가있다. "우리가 보여 주었던 것은 이러한 설명 중 하나가 고전적인 침투 문제와 완벽하게 유사하지만, 지금은이 유추가 얼마나 일반적인 것인지, 얽힘을 묘사하는 다른 방법이 동일한 '보편적 계급'에 속하는 지 여부는 분명하지 않습니다. 가장 우선적 인 사항은 비유가 일부 인위적인 상황에서 작동하는 대략적인 것인지 또는 광범위한 설명과 실험 설정에서 완전히 일반적인 것인지 여부를 확인하는 것입니다. " Skinner의 지저귐 게시물 을 참조하십시오 .

추가 탐색 물리학 자, 양자 얽힘을 증명하는 새로운 방법 개발 추가 정보 : Brian Skinner, Jonathan Ruhman 및 Adam Nahum. "얽힘의 역학에서 측정 - 유도 상전이" 물리적 검토 X. DOI : 10.1103 / PhysRevX.9.031009 저널 정보 : Physical Review X

https://phys.org/news/2019-07-phase-transition-entangled.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