미생물 내에서 생화학 보물 상자를 잠금 해제
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.LG유플러스 AI로 홈 트레이닝 하세요
(서울=연합뉴스) 정하종 기자 = 15일 오전 서울 용산구 LG유플러스 본사에서 모델들이 '생활 밀착형 5G 서비스'인 '스마트홈트'를 이용해 운동하는 모습을 시연하고 있다. 2019.10.15
.미생물 내에서 생화학 보물 상자를 잠금 해제
에 의해 로렌스 버클리 국립 연구소 미생물 내부의 분자 기계를 기술로 상상하는 그림. 크레딧 : Wayne Keefe / Berkeley Lab, 2019 년 10 월 14 일
내부 및 외부 메시징, 자기 방어 및 화학 전쟁을 중재하기 위해 미생물에 의해 생성 된 화합물 인 2 차 대사 산물은 수백 가지의 귀중한 농업, 산업 및 의료 제품의 기초입니다. 또한 잠재적으로 가치있는 새로운 2 차 대사 산물이 발견되는 속도가 빨라짐에 따라 미생물이 더 많은 것을 제공 할 수 있음이 분명합니다. 현재 에너지 공동 게놈 연구소 (JGI)가 이끄는 미생물 학자 및 유전체 학자 팀은 CRAGE라는 유전자 공학 도구를 개발하여 이러한 화합물을 훨씬 쉽게 연구 할 수있을뿐만 아니라 어떻게 미생물은 주변 환경과 상호 작용 및 진화. 그들의 연구는 Goethe University Frankfurt와 DOE Environmental Molecular Sciences Laboratory (EMSL)와의 공동 작업으로 Nature Microbiology에 게재되었습니다 . 미생물 군집으로 다이빙 이차 대사 산물은 미생물의 생존에 필수적인 활동과 기능이 미생물의 환경 압력에 직면하여 유기체에 유리할 수 있기 때문에 그 이름과 이름이 붙여진다. 생합성 유전자 클러스터 (biosynthetic gene clusters, BGCs) 라 불리는 유전자 그룹에 의해 암호화되어, 이들 대사 물을 생산하는 능력은 수평 유전자 전달을 통해 밀접하고 먼 관련 미생물들 사이에서 쉽게 앞뒤로 전달된다. 이 빠르고 광범위한 공유는 미생물이 형질을 빠르게 얻거나 잃음으로써 변화하는 조건에 적응할 수있게하며, 빈번한 교환이 돌연변이를 유발하기 때문에 BGC의 수평 유전자 전달 은 다양한 화합물의 발달을 이끈다. 불행히도, 매혹적인 2 차 신진 대사 세계는 전통적으로 연구하기가 매우 어려웠습니다. 미생물이 어려움이나 경쟁이 거의없는 인공 환경을 실험실로 가져 왔을 때, 이들은 일반적으로 이러한 화합물을 만드는 것을 귀찮게하지 않기 때문입니다. 섀시 독립적 인 재조합 재조합 보조 게놈 엔지니어링의 약자 인 CRAGE는 과학자들이이 장애물을 극복하는 데 도움을줍니다. JGI의 과학자 인 요시쿠니 야스오 (Yasuo Yoshikuni) 공동 연구원은“이러한 대사 산물은 미생물이 그들의 생물체와 상호 작용하기 위해 사용하는 언어와 비슷하다. "우리는 현재 미생물을 자극하여 BGC를 활성화하고 완전한 제품을 합성하는 기술이 부족하다. CRAGE는 실험실 조건에서 자연적으로 2 차 대사 산물 을 생성 할 수있는 미생물 균주를 식별하기 위해 한 유기체에서 유래 한 BGC를 여러 가지 잠재적 생산 숙주로 동시에 이식하는 매우 효율적인 수단입니다 . 독일 괴테 대학교 프랑크푸르트의 공동 저자 헬지 보드 (Helge Bode)는“그러므로 우리는 이전보다 훨씬 쉽게 이들 화합물에 접근 할 수있다. "몇몇 경우에, 그것은 이미 우리가 처음으로 관심있는 화합물을 생산하고 특성화 할 수있게 해주었다." 더 광범위하게 미생물 기계를 한 종에서 다른 종으로 옮길 수있는 기술을 제공함으로써 CRAGE는 과학자들이 이론과 예측을 넘어서서 "생물학적 암흑 물질"범주로 화합물이 실제로 어떻게 작용하는지 관찰 할 수있게합니다. 공동 저자 인 데이비드 호이트 (David Hoyt)는“CRAGE를 사용하면 서로 다른 유기체가 어떻게 하나의 유전자 네트워크를 다르게 표현할 수 있는지, 그리고 수평 적으로 전달되는 능력이 어떻게 진화 할 수 있는지 조사 할 수 있기 때문에 이것은 획기적인 발전이다. 태평양 북서부 국립 연구소에 위치한 EMSL의 화학자. Hoyt와 그의 동료 Kerem Bingol과 Nancy Washton은 Yoshikuni 그룹이 CRAGE를 테스트 할 때 이전에 알려지지 않은 2 차 대사 산물 중 하나를 특성화하는 데 도움을 주었다. JGI의 과학 엔지니어링 동료 인 Jing Ke의 공동 저자 인 Jing Ke는 " 2 차 대사 산물 을 넘어서서 CRAGE를 사용하여 단백질, RNA 및 기타 다양한 응용 분야의 단백질 생산을위한 미생물을 조작 할 수 있습니다. "라고 덧붙였습니다. 다음 단계 현재까지이 팀은 BGC를 30 가지의 다양한 박테리아 균주로 성공적으로 이전했으며,이 기술은 일부 종에 맞게 조정될 필요가 있지만 다른 많은 균주에서도 효과가있을 것으로 기대합니다. 추가 연구 및 제품 개발이 현재 진행 중이지만,이 기술은 현재 파일럿 프로그램을 통해 JGI (DOE Office of Science 사용자 시설)를 활용하는 연구 팀이 이용할 수 있습니다. 한편, 2013 년에 전구체 유전자 재조합 도구 인 RAGE를 개발 한 Yoshikuni와 그의 JGI 동료들은 생물 제작을위한 비 전통적인 박테리아 숙주 탐색과 같은 CRAGE를 자신의 프로젝트에 적용하기 시작했습니다. 요시쿠니 박사는“대장균과 같은 소위 모델 유기체라는 매우 잘 연구 된 미생물을 제외하고는 균주가 BGC 활성화의 모든 단계를 수행하는 데 필요한 기술을 보유 할 수 있을지 모른다”고 말했다. "행복하게도 CRAGE를 통해 우리는 그 패러다임을 전환 할 수 있습니다. 더 많은 야생 종을 조사하고 제품과 의약품 생산에 더 적합한 그들의 특성을 찾을 수 있습니다."
더 탐색 antiSMASH 데이터베이스로 흥미로운 대사 산물 사냥 추가 정보 : CRAGE는 자연산 미생물 ( Nature Microbiology , 2019) 에서 생합성 유전자 클러스터의 빠른 활성화를 가능하게합니다 . DOI : 10.1038 / s41564-019-0573-8 , https://nature.com/articles/s41564-019-0573-8 저널 정보 : 자연 미생물학 에 의해 제공 로렌스 버클리 국립 연구소
https://phys.org/news/2019-10-biochemical-treasure-chest-microbes.html
.과학자들은 Megaconstellations에서 우주 정거장을 피하기 위해 새로운 위성 기술을 제안합니다
으로 찰스 Q. 최 8 시간 전 기술 젤 기반 스러 스터? 현재 추적중인 지구 궤도에있는 컴퓨터로 생성 된 물체 이미지. 이 그림에있는 물체의 약 95 %는 오비탈 파편이며 기능 위성이 아닙니다. 점은 각 항목의 현재 위치를 나타냅니다. 궤도 잔해 점은 가시성을 최적화하기 위해 그래픽의 이미지 크기에 따라 크기가 조정되며 지구에 맞게 크기가 조정되지 않습니다.(이미지 : © NASA)
만약 파괴적인 우주 쓰레기 체인 반응이 파괴적인 파편의 벨트로 지구를 둘러싸고 있다면, 최첨단 적외선 카메라와 젤 기반 로켓은 미래의 위성이 그러한 파편을 피하는 데 도움이 될 수 있다고 새로운 연구가 발견했습니다. NASA에 따르면 우주 파편은 지구 궤도가 낮을 때 (약 2,000 킬로미터) 약 1,200 마일 (2,000km)까지 깨지기 때문에 위험한 소리는 없을 것이라고 NASA에 따르면 3 천 km / h의 평균 속도와 충돌 합니다. 그러한 속도에서, 작은 조각의 공간 파편조차도 치명적인 피해를 줄 수 있습니다. 우주 쓰레기와의 충돌은 이미 수백만 달러의 손실로 이어졌습니다. 예를 들어, 2009 년 2 월 10 일 , 1960 년대에 지어진 러시아 위성 인 Cosmos 2251에 의해 이리듐 33이라는 미국 통신 위성 이 소멸 되었습니다. 또한, 이러한 재난은 궤도에서 더 많은 물체를 파괴 할 수있는 더 많은 파편을 생성 할 수 있으며, 이는 결국 지구 주위에 파편 벨트를 만들 수있는 일련의 파괴입니다. 이 최악의 연쇄 반응 시나리오는 NASA 과학자 Donald Kessler 가 1978 년에 예측 한 시나리오 인 "Kessler effect"또는 "Kessler syndrome"으로 알려져 있습니다.
https://www.space.com/space-junk-megaconstellations-satellite-dodging-tech.html?utm_source=notification&jwsource=cl
거대 별자리의 부상 NASA에 따르면 현재 약 50 만 개의 대리석 크기의 파편 조각과 1 밀리미터 이하의 1 억 개 이상의 물체가 지구 궤도를 돌고 있다고 추정된다 . 또한, 위성을 구축하고 발사하는 것이 그 어느 때보 다 저렴 해 졌기 때문에 SpaceX, Amazon, OneWeb 및 Telesat와 같은 회사는 향후 몇 년 안에 "지구 별자리"를 낮은 지구 궤도로 발사 할 계획이며, 각각은 수백 개의 소형 위성. 2017 년의 한 연구에 따르면 그러한 거대 별자리에서 발생할 것으로 예상되는 충돌은 케슬러 효과의 위험을 크게 악화시킬 수 있습니다. 실제로, 유럽 우주국 은 올 5 월 에 동시에 발사 된 60 개의 위성 중 하나 인 SpaceX Starlink 위성과의 충돌 가능성을 피하기 위해 9 월 2 일에 Aeolus 지구 관측 위성을 옮겨야 했습니다.
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케슬러 효과의 가능성에 대비하기 위해 과학자들은 우주 쓰레기가 지구 궤도를 많이 차지할 때 위성이 어떻게 생존하고 작동하는지 분석했습니다. Jekan Thangavelautham은“현재 수많은 회사가 수천 개의 위성을 낮은 지구 궤도에 충돌시키는 메가 별자리를 어떻게 제안하고 있는지에 대해서는 문제가되지 않고 언제 충돌하여 사고의 파급 효과를 유발할 수 있는지는 문제가되지 않는다”고 말했다. Space.com에 애리조나 대학의 항공 우주 엔지니어가 말했다. Thangavelautham 그와 동료 우주 쓰레기에 새로운 연구의 수석 저자 소개 하와이의 고급 마우이 광학 우주 감시 기술 컨퍼런스 년 9 월 18 일. 관련 : 유럽 위성은 스페이스 엑스 년 스타 크래프트와 잠재적 인 충돌을 피했습니다 케슬러 증후군 피하기
초소형의 공간 잔해와 관련하여 이전 연구에서는 위성이 Whipple shield로 알려진 방어 장치를 사용하여 보호받을 수 있다고 제안했습니다. 이것들은 우주선의 주벽 위에 비교적 얇은 덮개로 구성되어 들어오는 파편을 분해하고 분산시킵니다. 이것은 충격의 에너지를 더 넓은 영역에 퍼뜨 리므로 더 쉽게 견딜 수 있습니다. 그러나 Whipple 방패는 폭이 0.4 인치 (1 센티미터) 이하인 이물질 만 보호 할 수 있다고 연구원들은 말했다. 우주 파편의 큰 덩어리의 경우 지상 기반 레이더와 망원경은 원격으로 움직임을 추적하여 과학자가 궤도를 예측할 수 있습니다. 그러면 위성은 충돌을 막기 위해 최선의 방법을 익힐 수 있습니다. 그러나 NASA와 국방부는 크기가 2 인치 (5cm)보다 작은 물체를 추적 할 수 없기 때문에 이러한 "원격 회피"전략은 제한적이라고 새로운 연구는 지적했다. 과학자들은 위성이 잔해가 너무 작아서 지상에서 추적하기는 어렵지만 휘플 쉴드를 통과하기에 충분히 큰 파편을 처리하는 방법에 중점을 두었습니다. 그들은 온보드 열 화상 카메라가 위성이 지상으로부터 입력없이 수십 마일 떨어진 규모로이 중간 크기의 잔해에서 나오는 미세한 열을 빠르게 감지하는 데 도움이 될 수 있다고 제안했습니다. 그러나 궤도 파편이 이동하는 속도를 고려할 때 위성이 수십 마일 떨어진 곳에서 들어오는 공간 쓰레기를 감지 할 수 있다고해도 위성은 충돌을 피하는 데 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 연구원들은 고 추진력, 가벼우 며 신뢰성이 높고 1 초 만에 활성화 될 수있는 고체 추진제를 사용하는 로켓을 사용할 것을 제안했습니다.
우주 쓰레기 회피 큐브 우주 쓰레기를 추적하기 위해 겔 기반 추진기와 적외선 카메라를 갖춘 컨셉 큐브의 그림.
우주 쓰레기를 추적하기 위해 겔 기반 추진기와 적외선 카메라를 갖춘 컨셉 큐브의 그림. (이미지 제공 : Troy M. Jameson 및 Himangshu Kalita) 그들의 아이디어를 테스트하기 위해 과학자들은 약 4 인치 (10cm) 너비의 큐브를 기반으로 한 위성 인 큐브를 개발할 것을 제안했습니다. 그들은 16 개의 고형 추진기 및 적외선에 투명한 세라믹 휘플 쉴드가있는 열 적외선 카메라를 갖춘 3 개의 큐브 크기로 빵 덩어리 크기의 큐브를 만들 것을 제안했습니다. Thangavelautham은 "우리는 팔과 다리 비용이 들지 않는 시스템을 위해 디자인을 근본적으로 단순하게 유지하고 싶다"고 말했다. 가장 일반적인 유형의 고체 추진 로켓은 각각 한 번만 사용할 수 있습니다. 연구자들이 제안한 회피 시스템에 다중 스러 스터가있는 이유 중 하나는 위성이 필요한 경우 다중 잠재적 충돌을 피하는 데 도움이되기 때문이다. Thangavelautham은“각각 여러 번 발사 할 수있는 고체 젤을 추진 제로 사용하는 로켓이있다”며“이는 위성이 잔해를 피할 수있는 횟수를 늘릴 수있다”고 말했다.
.인상적인 홀로그래피를 위해 3 차원 통합 메타 서피스가 쌓입니다
Thamarasee Jeewandara, Phys.org 홀로그램 메타 서페이스와 컬러 필터 마이크로 어레이를 수직으로 쌓아서 풀 컬러 홀로그래피를위한 3D 통합 메타 서페이스의 개략도. (a) 3D 통합 메타 서페이스의 확대도. 컬러 필터 마이크로 어레이는 백색광 조명 (예를 들어, 질량 에너지 방정식 이미지) 하에서 컬러 마이크로 프린트를 형성하도록 구체적으로 배열 될 수있는 반면, 홀로그램 메타 서페이스는 홀로그램 정보를 인코딩 할 수있다. 적색 (R), 녹색 (G) 및 청색 (B) 레이저가 동시에 조명되면 원거리 필드에 3 개의 독립적 인 홀로그램 이미지가 생성됩니다. 3 개의 홀로그램을 조합함으로써, 임의의 풀 컬러 홀로그램 이미지가 얻어 질 수있다 (예를 들어, Albert Einstein의 초상). (b) 3D- 통합 메타 서페이스의 3 개의 마이크로 유닛의 정면도. 컬러 필터는 금속 / 유전체 / 금속 Fabry-Pérot (MDMFP) 캐비티 공진기로 구성됩니다. 장치가 적색 (R), 녹색 (G) 및 청색 (B) 레이저로 조명되면 광원은 소스 레이저와 비교하여 가장 가까운 공명 파장의 파일러를 통과 한 다음 홀로그램 메타 서페이스에서 빛을 발산 할 수 있습니다. 3 개의 독립적 인 원거리 흑백 단색 홀로그램 이미지 크레디트 : Light : Science & Applications, doi : 10.1038 / s41377-019-0198-y, 2019 년 10 월 14 일 기능
물리학 자와 재료 과학자들은 암호화 된 데이터 저장 및 컬러 디스플레이를 위해 미세한 텍스트와 풀 컬러 홀로그램을 생성 할 수있는 수직 적층 메타 서페이스를 포함하는 소형 광학 장치를 개발했습니다. Hueqiang Hu와 중국 기계 및 차량 공학 대학의 차체 고급 설계 및 제조 연구팀 은 광학 장치의 소형화를 용이하게하기 위해 3 차원 통합 메타 서페이스 장치를 구현했습니다 . 연구팀은 초박형 및 소형 특성의 메타 서페이스를 사용하여 빛의 파면을 서브 파장 스케일로 엔지니어링하여 광학 요소를 설계했습니다. 메타 서피스는 여러 기능을 소형화 된 광전자 시스템에 통합 할 수있는 큰 잠재력을 가지고있었습니다. 작품은 이제빛 : 과학 및 응용 . 2-D 평면에서의 멀티플렉싱에 대한 기존의 연구는 멀티 태스킹을위한 메타 서페이스의 기능을 완전히 통합하는 것으로 남아 있기 때문에, 현재 연구팀은 3-D 통합 메타 서페이스 장치를 시연했다. 이를 위해 모 놀리 식 Fabry-Pérot (FP) 캐비티 기반 컬러 필터 마이크로 어레이에 홀로그램 메타 서페이스를 쌓아 크로스 토크, 편광에 독립적이며 매우 효율적인 풀 컬러 홀로그래피 및 마이크로 프린트 기능을 동시에 달성했습니다. 이 장치의 이중 기능은 데이터 기록, 보안, 암호화 컬러 디스플레이 및 정보 처리 응용 프로그램 에 대한 새로운 체계를 설명했습니다 . 3D 통합 작업을 확장하여 다양한 기능성 메타 서페이스 레이어를 포함하는 평평한 멀티 태스킹 광학 시스템을 구축 할 수 있습니다. 메타 서페이스 (metasurfaces) 는 광전자 공학의 새로운 방향을 열어 연구자들이 서브 파장에서 구조의 크기, 모양 및 배열과 관련하여 전자기파의 파면을 형성함으로써 광학 요소를 설계 할 수있게한다. 물리학 자들은 렌즈 , 편광 변환기 , 홀로그램 및 궤도 각 운동량을 포함한 다양한 메타 서페이스 기반 장치를 설계했습니다발전기 (OAM). 이들은 다중 기능을 갖는 소형 광학 장치를 구성하기 위해 종래의 굴절 요소를 능가하는 메타 서페이스 기반 장치의 성능을 입증 하였다. 그러나, 이러한 장치는 플라즈몬 나노 구조의 효율 감소, 편광 요건, 큰 누화 및 다중 파장 및 광대역 광학 장치에 대한 판독의 복잡성으로 인한 결점에 의해 보류된다. 따라서 연구팀은 3D 메타 서페이스 기반 장치를 서로 다른 기능을 가진 수직 방향으로 쌓아 각 장치의 장점을 결합 할 수 있습니다. 통합의 어려움을 줄이고 디자인 자유도를 높이면서 새로운 기능을 생성하고 광학 장치 포함을 개선 하여 소형 다기능 장치 를 생성 할 수 있습니다 . 3D 통합 메타 서페이스의 설계 및 제작. (a)
3D 통합 메타 서페이스의 단위 셀의 개략도. (b) 다양한 크기의 나노 홀을 갖는 B 채널에 기초하여 상 변화가 정규화되었다. (c) 400nm (29.0 %, 20.1 %, 13.8 %) 및 800nm (92.0)에서 가시 광선 범위에서 굴절률이 1.48 인 PMMA의 위상 및 B, G 및 R 효율이 다른 회절 효율 %, 76.1 % 및 57.8 %). (d) 컬러 필터 마이크로 어레이 (단위 크기 : 10 μm) 및 홀로그램 메타 서페이스 (구조 기간 : 400 nm)를 갖는 장치의 허위 색 SEM 이미지. 다른 색상은 장치에서 분리 된 색상 필터를 나타냅니다. 스케일 바 : 1 μm. (e) 최대 누화, 평균 누화 및 투과 효율에 대한 은막 두께 (두 은막의 두께가 동일)의 영향. 은 막 두께를 증가시키는 것은 누화를 억제 할 수 있지만, 또한 전송 효율을 감소시킨다. (f) 26-nm 두께의은 층 컬러 필터 (짙은 색 직렬 라인) 및 31-nm-의 R (633nm), G (532nm) 및 B (450nm) 채널에 대한 이론적이고 실험적인 전송 스펙트럼 두꺼운은 층 컬러 필터 (연한 색 직렬 라인). 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0198-y
본 연구에서 Hu et al. 모 놀리 식 컬러 필터 마이크로 어레이 및 홀로그램 메타 서페이스를 쌓아서 풀 컬러 홀로그래피를 형성하기 위해 3-D 메타 서페이스를 결합했습니다. 이 장치는 큰 누화 및 작은 시야 (FOV)와 같은 풀 컬러 홀로그래피의 병목 현상 문제를 해결했습니다. 그들은 장치를 백색광으로 조명함으로써 컬러 마이크로 프린트 이미지를 얻었다. 연구원들은 3 개의 독립적 인 그레이 스케일 홀로그램 이미지와 혼합하면서 적색 (R), 녹색 (G) 및 청색 (B) 레이저 조명 (RBG) 하에서 원거리 장으로 투사함으로써 풀 컬러 홀로그램 이미지를 획득했습니다. 새로운 3D 통합 장치는 낮은 누화, 고효율 및 간단한 제조 공정을 보여주었습니다. 이 팀은 얇고 평평한 메타 서페이스를 사용하여 기존 광학 장치를 능가하는 통합 장치를 구축했습니다. 연구팀은 다양한 유전체 두께를 가진 컬러 필터로 작동 할 수있는 금속 / 유전체 / 금속 Fabry-Pérot (MDMFP) 캐비티 공진기 배열을 포함하는 미세한 단계적 구조를 개발했습니다. 그들은 MDMFP 컬러 필터 가 플라즈몬 컬러 필터에 비해 높은 전송 효율, 넓은 색 영역 ( 색 범위 ) 및 좁은 스펙트럼 선폭 을 갖는 것으로 입증되었습니다 . 이들은 등파 유전체 나노 구조체의 홀로그램 메타 서페이스를 구성하여 서브 파장 스케일에서 빛의 전파 위상을 조작하고 고품질의 원거리 홀로그램 이미지를 생성합니다.
3D 통합 메타 서페이스의 개념 데모. (a) 홀로그램 위상을 생성하기 위해 수정 된 Gerchberg-Saxton (GS) 알고리즘의 흐름도. FFT는 고속 푸리에 변환이고 IFFT는 고속 고속 푸리에 변환입니다. (b) 광학 현미경으로 캡처 한 24 × 24 픽셀의 랜덤 삼색 컬러 마이크로 프린트의 투과 이미지 : 상단 은층의 증착 전 (위) 및 후 (아래). 스케일 바는 50 μm입니다. (c) 스크린에서 디지털 카메라로 캡처 한 "running man"의 원거리 홀로그램 이미지 : (0) R + G + B 채널의 시뮬레이션 결과; (1) ~ (7) 실험에서 RGB를 결합하여 얻은 7 개의 채널. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0198-y
Hu 레이저 등을 사용하여 RGB 레이저로 장치를 조명합니다. 3 개의 독립적 인 원거리 흑백 단색 그레이 스케일 홀로그램 이미지를 생성하여 3 개의 채널을 신중하게 혼합하고 풀 컬러 홀로그램 이미지를 얻습니다. 그들은 원하는 파장에서 투영을 형성하고 컬러 마이크로 프린트 정보를 포함하여 구체적으로 배열 된 컬러 필터에 대한 홀로 그래픽 정보를 인코딩하도록 메타 서페이스를 설계했다. 실험 설정에는 몇 가지 장점이 있으며 일반적인 전자빔 리소그래피 (EBL) 및 금속 증발 공정을 사용하여 장치를 쉽게 제조 할 수 있습니다 .
3 차원 장치의 설계 및 제작 과정에서 Hu et al. 홀로그램 메타 서페이스 상에 엔지니어링 된 유전체 나노 홀. 나노 홀의 크기를 변경함으로써, 과학자들은 홀로그램에 대한 원하는 파면을 형성하기 위해 다른 위상 응답을 얻었다. 위상 스케일링은 단지 정보에 영향을 미치지 않으면 서 홀로그램의 효율을 감소시켰다. 연구팀 은 400 nm 높이의 (폴리) 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 재료를 사용했지만, 더 높은 굴절률을 갖는 더 높은 구조 및 재료를 적용하여 더 높은 회절 효율을 달성 할 수있다.
광학 암호화를위한 두 개의 3D 통합 메타 서페이스 : (상단) 시뮬레이션 및 (하단) 실험. (a) 50 × 50 픽셀의 삼색 마이크로 프린트에서의 질량-에너지 방정식. (b) 홀로그램 이미지에서 Albert Einstein의 3 색 초상화. (c) 60 × 60 픽셀의 3 색 마이크로 프린트에서 Maxwell 방정식. (d) 홀로그램 이미지에서 Jams Clerk Maxwell의 혼합 색상 초상화. RGB 채널의 조합 기능을 통해 노란색, 보라색 및 녹청색을 얻을 수 있습니다. (a) 및 (c)의 스케일 바는 50 μm입니다. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0198-y
컬러 필터의 기본 구성에 대해서는 Hu et al. 은은 석영 기판 상에은 (Ag) / 수소 실 세스 퀴 옥산 (HSQ) / Ag 공명 공동 구조를 사용하였으며, 여기서은 층은 반 반사성 필름으로 작용 하였다. 연구팀은 은막 두께의 증가로 인한 누화 억제를 나타 내기 위해 실험에서 사용 된 RGB 파장에 대한 은막 두께의 영향을 계산했지만 투과 효율은 감소했습니다. 은 막이 30 nm보다 두껍기 만했을 때, 크로스 토크 감소는 무시할 만했다. Hu et al. 가색 주사 전자 현미경을 얻었다구조를 확인하기 위해 제조 된 3 차원 통합 메타 서페이스 장치의 (SEM) 이미지. 그들은 RGB 채널에 대한 실험적인 전송 스펙트럼을 이론적 계산과 비교하여 결과가 잘 합의되었음을 보여 주었다. 마이크로 프린트와 홀로그래피의 이중 기능을 달성하기 위해 과학자들은 수정 된 Gerchberg-Saxton (GS) 알고리즘을 개발했습니다.두 가지 유형의 독립 정보를 마이크로 프린트와 홀로그램으로 인코딩합니다. 팀은 색상 이미지의 각 픽셀을 팔레트에서 가장 가까운 색상과 일치시켜 여러 가지 색상의 구성 요소를 형성했습니다. 그들은 서로간에 작은 누화가있는 RGB 채널에 적합한 컬러 필터를 선택하여 궁극적으로 별도의 R, G 및 B, 회색조 홀로그램 이미지를 얻습니다. 그런 다음 3 상 분포 성분을 병합하여 홀로그램의 최종 위상을 형성합니다. 이 개념을 검증하기 위해 런닝 맨 홀로그래피의 3 색 컬러 마이크로 프린트로 3D 통합 메타 서페이스를 구성했습니다. Hu et al. 시뮬레이션과 실험 결과를 비교하여 장치가 설계된 이미지 정보를 잘 복구했음을 보여줍니다. 마이크로 프린트와 파장 다중 홀로그램의 개념은 정보 보안을 강화하기 위해 암호화에 사용될 수 있습니다.
3D 통합 메타 서페이스 장치를 사용한 풀 컬러 홀로그래피 시연. (a) 빨강, 초록, 노랑, 파랑, 감색의 5 가지 색상 (경계 포함)으로 구성된 모의“4 색 정리”그림. (b) 노란색 연꽃 코어, 녹색 연꽃 잎, 어두운 물 및 붉은 잠자리가있는 핑크색 연꽃으로 구성된 "중국어 연꽃 그림"홀로그램 이미지를 시뮬레이션했습니다. (c) 그림의 RGB 구성 요소의 그레이 스케일 이미지. (d) 100 × 100 픽셀의 5 가지 색상을 포함하는 제작 된 컬러 필터. 스케일 바는 100 μm입니다. (e) 실험에서 홀로그램 이미지 투영은 RGB 채널과 해당 RGB 구성 요소를 결합합니다. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0198-y
마이크로 프린트와 컬러 메타 홀로그램의 이중 기능을 기반으로 과학자들은 두 가지 암호화 장치를 개발했습니다. 그들은 Albert Einstein이 제안한 질량-에너지 방정식 을 포함한 첫 번째 장치의 3 색 마이크로 프린트의 시뮬레이션 및 실험 결과를 비교했습니다 . 50 x 50 픽셀 마이크로 프린트에는 기본 정보가 빨간색으로, 배경은 녹색 및 파란색으로 포함되어 있습니다. 연구팀은 마이크로 프린트와 평행하게 설계된 컬러 메타 홀로그램을 투영하고 RGB 레이저 조명을 사용하여 홀로그램 이미지를 포착했습니다. 홀로그램 이미지 에는 RGB 바이너리 이미지를 결합한 Albert Einstein 의 3 색 초상화를 사용했습니다 . 유사하게, Hu et al. Maxwell 방정식 의 마이크로 프린트 개발그리고 James Clerk Maxwell 의 홀로그램 초상화 . 연구팀은 통합 메타 서페이스 장치 내에서 다양한 유전체 두께를 가진 다양한 MDMFP 공동을 사용하여 임의의 이미지의 풀 컬러 마이크로 프린트를 실현했습니다. 또한 RGB 채널의 회색조 흑백 이미지를 결합하여 풀 컬러 홀로그램을 얻었습니다. 예를 들어, 다음으로 "연꽃의 중국 화"에 대한 그레이 스케일 정보를 포함하는 풀 컬러 이미지로 메타 서페이스를 인코딩 할 때, 그들은 노란 꽃 코어, 진한 녹색 잎, 어두운 핑크 연꽃의 풀 컬러 홀로그래피를 시연 할 수있었습니다. 물과 붉은 잠자리. 팀은 실험에서 3 개의 레이저의 출력을 조정하여 원본 이미지와 가장 가까운 결과를 얻을 수있었습니다. 서로 다른 채널의 작은 누화 때문에 이런 식으로 Yueqiang Hu와 동료들은 컬러 필터 마이크로 어레이와 나노 구조 홀로그램 메타 서페이스 를 수직으로 쌓아서 풀 컬러 홀로그래피를 실현하기위한 3 차원 통합 메타 서페이스 개념을 제안하고 시연했다 . 통합하기 전에이 장치는 암호화 및 저장을위한 이중 기능을 보여주었습니다. 연구진은 백색광 조명 및 RGB 레이저 조명을 사용한 풀 컬러 홀로그램에서 크로스 토크가 적고 효율이 높은 소형 컬러 마이크로 프린트를 획득했습니다.풀 컬러 홀로그래피를 달성하기 위해 기존 기술에 비해. 이 작업은 다기능 온칩 광전자 장치에서 메타 서페이스를 사용하여 광학 시스템을 소형화하는 훌륭한 예를 제공합니다.
더 탐색 나노 블록으로 이루어진 메타 서페이스를 사용하여 생성 된 고효율 컬러 홀로그램 추가 정보 : Nanfang Yu et al. 과학 Yueqiang Hu et al. 풀 컬러 홀로그래피를위한 3 차원 통합 메타 서페이스, Light : Science & Applications (2019). DOI : 10.1038 / s41377-019-0198-y Wei Ting Chen et al. 눈에 보이는 Nature Nanotechnology (2017) 에서 초점 및 이미징을위한 광대역 무채색 금속 . DOI : 10.1038 / s41565-017-0034-6 N. Yu et al. 위상 불연속을 이용한 광 전파 : 일반화 된 반사 및 굴절 법칙, 과학 (2011). DOI : 10.1126 / science.1210713 저널 정보 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램 , 과학 , 자연 나노 기술
https://phys.org/news/2019-10-d-metasurfaces-stacking-holography.html
.음, 꼬리가 보인다
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
Park Soo-jin is a meteorologist. She is Lee Hyun Kyu's friend of the same age.
.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/ https://phys.org/news/2019-09-black-hole-center-galaxy-hungrier.html https://phys.org/news/2019-09-programmable-swarmbots-flexible-biological-tools.html https://phys.org/news/2019-10-hard-ceramic-tough-steel-newly.html
.신체의 '지방 소포'에 대한 배송 추적
하여 본 대학 세포핵은 파란색으로 표시됩니다. 크레딧 : © K. Piotrowitz / AG Thiele 지방이 없으면 체내에서 아무것도 작동하지 않습니다. 지방은 살아있는 세포의 외피를 포함하여 에너지 공급 업체 및 중요한 빌딩 블록으로 사용됩니다. 수많은 질병은 비만 및 암과 같은 지방 대사 장애와 관련이 있습니다. 본 대학 (University of Bonn)의 LIMES Institute의 연구자들은 지방 대사가 마우스의 개별 간 세포에 어떻게 고감도로 모니터링 될 수 있는지 시연하고 있습니다. 이것은 지방 신진 대사에 대한 신약의 부작용을 최소화하는 것과 같은 임상 가능성을 열어줍니다. 과학자들은 이제 Nature Methods 저널에 그들의 연구를 발표했다 . 많은 사람들은 "체지방"이라는 용어를들을 때 배나 엉덩이에 패딩을 생각합니다. 본 대학의 LIMES 연구소의 크리스토프 틸레 (Christoph Thiele) 교수는“그러나 이러한 물질은 화학 물질로 불려지기 때문에 지질 없이는 생존 할 수 없다”고 말했다. 지방은 중요한 에너지 저장소이기 때문입니다. 예를 들어, 암 환자의 지방 대사 가 중단되면 결과는 극적인 체중 감량입니다. 또한 지질은 종종 뇌 세포를 포함한 살아있는 세포의 외피를위한 빌딩 블록 역할을합니다. 이것이 장애가 신경계 질환으로 이어질 수있는 이유입니다. 따라서 과학자들은 신진 대사를 통한 지방 섭취에서 배설까지의 경로를 추적 할 수있는 방법을 찾고있다. 이전에 연구자들은 방사성 물질, 형광 염료 또는 수소 -2 (중수소)의 무거운 동위 원소를 사용하여 이러한 "지방 소포"를 표시했습니다. Thiele는“이 문제는 표시된 화합물을 표시되지 않은 화합물과 완전히 구별 할 수 없다는 점이다. 즉, 몇 가지 현저한 주성분 만 추적 할 수 있으며 상당히 많은 양의 물질이 필요합니다.
(왼쪽부터) 본 대학교 LIMES- 연구소의 클라우스 윈 더링, 필립 레이더 커트 및 크리스토프 틸레 박사 크레딧 : © Barbara Frommann / Uni Bonn
부패 반응은 측정 중 강한 신호로 이어집니다 생화학자는 클라우스 윈 더링 (Klaus Wunderling)과 필립 레이더 커 (Philip Leyendecker)와 함께 생쥐에서 지방이 훨씬 더 민감하고 효과적인 방법으로 추적 될 수 있음을 보여 주었다. 그들은 추가적인 삼중 결합, 소위 알킨 그룹으로 표시된 마우스의 간 세포에 지방산을 첨가했습니다 . 후속 적으로, 대사 산물 은 소위 리포터 분자에 결합되었다. 추가 단계에서, 화합물은 질량 분광계 에서 중량을 측정하는 동안 가스 분자와 충돌하여 , 마킹이 최종적으로 보이는 특정 물질로 분해되도록 하였다. Thiele 박사는“이 붕괴 반응은 질량 분석계에서 현저한 지질에 대해 매우 강한 신호를 생성한다. 이를 통해 표시된 지질과 표시되지 않은 지질을보다 명확하게 구분할 수 있으며 측정 방법은 기존 방법보다 약 1000 배 더 민감합니다. 또한 훨씬 빠릅니다. 결과는 몇 시간이 아닌 몇 분이 걸립니다. "약 100 개의 다른 표시 지질이 실제로 개별 간 세포로 추적 될 수있다"고 생화학자는 설명했다. 이것은 정상적인 대사 경로와 병리학 적 편차를 자세히 검사 할 수있게합니다. 간이 지방 대사의 "주요 허브"이기 때문에 생쥐 간 세포 의 검사는 연구자들에게 명백한 선택이었다. 그러나이 방법은 아직 인간 영양 실험에 적합하지 않습니다. Thiele 박사는“ 알킨 그룹에 결합 된 지방산이 음식으로 섭취 될 때 인체 에서 어떤 역할을하는지 정확히 알지 못한다 ”고 말했다. 그럼에도 불구하고, 연구원은이 방법을 사용하여 지방 대사에 대한 약물의 부작용을 조사하고 그 가능성을 상당히 줄일 수 있다고 확신합니다. 인간에 대한 소비 실험은 현재 불가능하기 때문에 부작용은 세포 배양 또는 오가 노이드에 대해 시험 될 수있다. Thiele는 "이것은 지질 대사 가 활성 물질에 의해 어떻게 변화 되는지 쉽게 볼 수있게한다"고 말했다 .
더 탐색 비만 및 2 형 당뇨병과 관련된 유전자는 세포가 지방을 조절하는 방법과 관련이 있습니다 추가 정보 : 지질 대사의 다중화 및 단일 세포 추적, Nature Methods (2019). DOI : 10.1038 / s41592-019-0593-6 , https://nature.com/articles/s41592-019-0593-6 저널 정보 : Nature Methods
https://phys.org/news/2019-10-shipment-tracking-fat-parcels-body.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
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