차세대 홀로그램을위한 유전체 메타 서페이스
.'폴더블 카테고리의 무한한 가능성이란?'
(서울=연합뉴스) 삼성전자 무선사업부 프레임워크 R&D그룹 정혜순 상무가 29일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이 컨벤션 센터에서 열린 '삼성 개발자 콘퍼런스 2019'에서 폴더블 카테고리의 무한한 가능성에 대해 소개하고 있다. 2019.10.30
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.희귀 화학 실험 후 화성 탐사선 호기심이 아름다운 셀카 촬영
으로 마이크 벽 12 시간 전 과학 및 천문학 호기심은 두 번째로 "습식 화학"을 수행했습니다. NASA의 호기심 로버는 2019 년 10 월 11 일, 2,553 번째 화성의 날 (또는 솔)에서이 셀카를 찍었습니다. 로버는이 위치에서 "Glen Etive"라는 별명을 두 번 뚫었습니다. NASA의 호기심 로버는 2019 년 10 월 11 일, 2,553 번째 화성의 날 (또는 솔)에서이 셀카를 찍었습니다. 로버는이 위치에서 "Glen Etive"라는 별명을 두 번 뚫었습니다. (이미지 제공 : NASA / JPL-Caltech / MSSS)
NASA의 호기심 화성 로버 는 최근 몇 가지 희귀 한 과학 연구를 수행 한 후 주변 환경의 엄밀한 아름다움을 얻기 위해 약간의 휴식을 취했습니다. 9 월 24 일, Curiosity 는 Red Planet 에서 7 년 동안 두 번째로 "습식 화학"실험을 수행하여 드릴 된 샘플을 특수 용매에 떨어 뜨려 로버가 탄소 함유 유기 분자를 식별하는 데 도움을 줄 수있었습니다. 호기심이 점토 광물이 풍부한 "Glen Etive"라고 불리는 지역을 탐험하고 있기 때문에 미션 팀이이 단계를 밟았습니다. 점토는 많은 화합물을 보존하는 데 능숙하며, 과거의 액체 수의 존재에 대한 증거이기도합니다.
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"우리는 습식 화학을 할만큼 강력한 것이 지역을 찾을 열망했다"그린벨트, 메릴랜드에있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터의 폴 Mahaffy는 성명에서 말했다 . "지금 우리는 점토가있는 유닛에 들어갔습니다." Mahaffy는 Curiosity 's Sample Analysis at Mars (SAM) 기기의 수석 연구원으로, 6 륜 로버가 96 마일 (154km)의 게일 분화구 (Gale Crater)를 탐험하면서 수집하는 흙과 뚫린 암석 가루를 분석합니다. SAM은이 샘플을 수용 할 수있는 74 개의 컵을 가지고 있으며, 대부분은 건조한 상태로 유지 한 다음 소형 오븐에서 구워 어떤 가스가 증발하는지 확인합니다. 특수한 습식 화학 작업을 위해 단지 9 개의 컵이 예약되어 있으므로, 미션 팀은 현재까지 그 용도가 매우 소중합니다. 호기심은 로버의 보링 드릴이 고장난 직후 인 2016 년 12 월에 젖은 컵을 한 번만 사용했습니다. 미션 팀원들은 앞으로 드릴을 수리하고 습식 화학 처리를 할 수 있을지 확신 할 수 없었기 때문에 호기심이 퍼진 느슨한 모래를 사용하여 실험을 수행했다고 NASA 관계자는 말했다. (팀 은 2018 년 Curiosity의 드릴 을 수정했습니다 .) 지난달 실험의 결과는 내년까지 알려지지 않을 것이라고 미션 팀원들은 말했다. Mahaffy는“SAM의 데이터는 매우 복잡하고 해석하는데 시간이 걸린다. "그러나 우리는이 새로운 위치 인 Glen Etive에서 배울 수있는 것을보고 싶어합니다."
2019 년 10 월 11 일 NASA의 Mars rover Curiosity가 촬영 한 셀카의 주석 버전. 2019 년 10 월 11 일 NASA의 Mars rover Curiosity가 촬영 한 셀카의 주석 버전. (이미지 제공 : NASA / JPL-Caltech / MSSS)
글렌 이티 브 (Glen Etive)와 점토가있는 유닛 은 게일 (Gale) 중심에서 5.3 마일 (5.5km) 높이 의 산인 샤프 (Mount Sharp) 의 낮은 경사면에 있습니다. 호기심은 2014 년 9 월에 산기슭에 이르렀으며 그 이후로 지형을 등반하고 있습니다. 그렇게하는 동안, 로버는 잠재적으로 거주 가능한 고대 환경을 특징 짓고 화성에서 덥고 습한 세계에서 오늘날 우리가 알고있는 차갑고 건조한 사막 행성으로의 화성의 오랜 전환에 대한 실마리를 찾고 있습니다. NASA가 지난 주에 발표 한 새로운 셀카에서 호기심의 상향 경로 중 일부를 볼 수 있습니다. 이 그림은 호기심의 7 피트 길이 (2.1 미터) 로봇 팔 끝에 장착 된 카메라 인 MAHLI (Mars Hand Lens Imager)를 사용하여 로봇이 10 월 11 일에 캡처 한 57 개의 스티치 이미지로 구성됩니다. 예를 들어, 호기심 뒤에 약 300m (1,000 피트)는 약 1 년 전에 로버가 떠난 베라 루빈 릿지의 어두운 윤곽입니다. 그리고 능선 너머에는 게일 분화구 (Gale Crater 's floor)가 있는데, 호기심은 한때 고대의 지구와 같은 삶 을 지탱할 수있는 오래 지속되는 호수와 시내 시스템을 보유 하고 있다는 것을 발견했습니다 .
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.차세대 홀로그램을위한 유전체 메타 서페이스
Thamarasee Jeewandara, Phys.org LEFT : 다양한 관찰 각도에서 홀로그램 장면의 광학 재구성을위한 광학 설정 회로도. 케이지 시스템 부품은 개략적 인 명확성을 위해 생략되었지만 회전 각도 θ를 변화시키기 위해 메타 서페이스에 입사되는 광의 시준 조건을 일정하게 유지하는 역할을합니다. 오른쪽 : 2 개의 자유도가 광학 진폭 및 위상을 독립적이고 완벽하게 제어 할 수 있습니다. (a) 홀로그램 실험의 개략도 : 원형 편광은 메타 서페이스에 의해 반대 방향으로 부분적으로 변환 된 후 카메라에 이미지를 형성하기 전에 분석 편광 필터에 의해 필터링된다. (b) 메타-원자의 기하학적 파라미터는 출력 신호의 진폭 (흑백 기울기 축) 및 위상 (무지개 축)을 스위핑합니다. (c) (b)의 메타 원자는 메타 인 서페이스에 의해 제어되는 두 개의 독립적 인 자유도를 나타내는 거의 통일 된 효율로 Poincaré 구체의 다른 지점으로 입사 된 왼쪽 원형 편광 (남극)을 취할 수 있습니다. (d) 메타 원자의 기하학적 변수. (e) H = 800 nm, Wx = 200 nm, P = 650 nm 및 λ = 1.55 μm에 대해 Wy 및 α가 변화하는 전파 시뮬레이션. 컬러 맵은 채도에 의해 변환 된 빛의 진폭 A와 색조에 의한 위상 ϕ을 나타냅니다. (f) 보간 된 버전 (e)을 반전시켜 원하는 A와 ϕ를 얻는 데 필요한 Wy (채도)와 α (색조) 값을 지정하는“조회 테이블”. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0201-7 컬러 맵은 채도에 의해 변환 된 빛의 진폭 A와 색조에 의한 위상 ϕ을 나타냅니다. (f) 보간 된 버전 (e)을 반전시켜 원하는 A와 ϕ를 얻는 데 필요한 Wy (채도)와 α (색조) 값을 지정하는“조회 테이블”. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0201-7 컬러 맵은 채도에 의해 변환 된 빛의 진폭 A와 색조에 의한 위상 ϕ을 나타냅니다. (f) 보간 된 버전 (e)을 반전시켜 원하는 A와 ϕ를 얻는 데 필요한 Wy (채도)와 α (색조) 값을 지정하는“조회 테이블”. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0201-7
메타 서페이스는 광학적으로 얇은 메타 물질 로 빛 의 파면을 완전히 제어 할 수 있지만, 주로 빛의 위상을 제어하는 데 사용됩니다. 새로운 보고서에서 Adam C. Overvig와 컬럼비아 대학의 응용 물리 및 응용 수학 부서의 연구원들과 미국 뉴욕의 Brookhaven 국립 연구소의 기능성 나노 재료 센터는 새로운 연구 방법을 발표했습니다. 빛 : 과학 및 응용 . 간단한 개념 은 다양한 형태의 복 굴절률 과 회전 각도를 가진 메타 원자를 사용하여 고효율 유전체 를 생성했습니다.하나 또는 두 개의 주파수에서 광학 진폭 (최대 진동 범위) 및 위상을 제어 할 수있는 메타 서페이스. 이 작업은 일반적으로 위상 전용 홀로그래피 동안 필요한 반복 알고리즘을 사용하지 않고 대상 홀로그램 장면의 위상과 진폭을 충실하게 재현하기 위해 컴퓨터 생성 홀로그래피에서 응용 프로그램을 열었습니다. 이 팀 은 진폭과 위상을 독립적으로 완벽하게 제어하여 모든 유전체 메타 서페이스 홀로그램을 시연했습니다 . 연구에서 두 개의 동시 광학 주파수를 사용하여 2 차원 (2-D) 및 3D 홀로그램을 생성했습니다. 위상 진폭 메타 서피스는 위상 전용 홀로그래피로는 얻을 수없는 추가 기능을 허용했습니다. 이 기능에는 아티팩트가없는 2D 홀로그램, 물체 평면에서 별도의 위상 및 진폭 프로파일을 인코딩하고 메타 표면 및 물체 평면에서 개별적으로 강도 프로파일을 인코딩하는 기능이 포함되었습니다. 이 방법을 사용하여 과학자들은 3D 홀로그램 물체의 표면 질감을 제어했습니다. 광파는 진폭, 위상, 편광 및 광학 임피던스를 포함한 4 가지 주요 특성을 가지고 있습니다. 재료 과학자는 메타 물질 또는 "대표면"을 사용 하여 특정 주파수에서 이러한 특성 을 파장 이하, 공간 분해능으로 조정합니다. 연구원은 또한 다양한 광학 기능 을 용이하게하기 위해 개별 구조 또는 "원자"를 엔지니어링 할 수 있습니다 . 현재 실험실에서 독립적으로 빛의 네 가지 특성을 모두 제어하고 통합 할 수있는 기능으로 인해 장치 기능이 제한됩니다. 좌절에는 단일 제작 프로토콜을 사용하여 원하는 빈도로 다양한 응답을 갖는 개별 메타 원자를 개발해야하는 문제가 포함됩니다. 연구 결과는 이전에 강한 물질 상호 작용 으로 인해 금속 산란기를 사용했습니다.웨이브 프론트 제어에있어 가장 중요한 단일 특성 인 고효율 위상 제어를 위해 무손실 유전체 플랫폼 을 사용하면서 금속에 비해 고유 한 광학 손실을 제거 최근의 추가 노력으로 한 번에 하나 이상의 매개 변수를 동시에 제어하고 무색 메타 서페이스 , 분산 공학 장치 및 다색 홀로그램을 형성하려고 시도했습니다 .
왼쪽 : 위상 진폭 (PA, 상단 행), 위상 전용 (PO, 중간 행) 및 Gerchberg-Saxton (GS, 하단 행) 홀로그래피의 실험적 비교. (a–c) 각 metasurface에 필요한 진폭과 위상. 이미지의 채도는 진폭에 해당하고 색조는 위상에 해당합니다. (d–f) 제작 된 홀로그램의 광학 이미지. 스케일 바는 150 µm입니다. (g–i) 시뮬레이션 된 홀로그램 재구성. (j–l) 비교를 위해 카운트가 표시된 실험적 홀로그램 재구성. 오른쪽 : 3D 홀로그램 물체에서 깊이와 시차를 실험적으로 보여줍니다. (a) 크기가 400 × 400 μm 인 3D 코일의 복잡한 전송 함수 τ. (b) 코일의 3D 특성을 보여주는 3 개의 깊이에서 코일의 실험적 재구성. 코일을 나타내는 메타 서페이스 평면 및 포인트 소스에 대한 대략적인 초점면 위치가 참조 용으로 표시됩니다. 초점 평면은 존재하는 가짜 역 반사를 줄이기 위해 메타 서페이스에 대해 약 15 ° 기울어 져 있습니다. (c) 시차를 보여주는 대략적인 초점면을 갖는 다양한 관찰 각도에서 코일의 재구성. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0201-7
본 연구에서, Overvig et al. 전송 유형 장치 내에서 통신 주파수를 사용하여 진폭과 위상을 임의로 동시에 제어 할 수있는 메타 서피스 플랫폼을 제시했습니다. 그들은 구조적 복굴절 (재료에 입사되는 광선이 보통 광선과 특별한 광선의 두 개로 나뉘어 짐)을 사용하여 한 손의 원형 편광의 반대 방향 (왼쪽에서 오른쪽)으로 변환 효율을 변화시켜 진폭을 제어했습니다. 메타 원자의 면내 배향을 통해 상을 제어하면서 원자. 이 접근법 은 진폭과 위상의 동시 제어를 위해 "기하학적"또는 "Pancharatnam-Berry"위상 을 사용하는 잘 연구 된 메타-표면 플랫폼을 일반화했습니다 . 이 접근 방식은 CMOS 호환 가능한 가시 주파수로 쉽게 일반화 할 수 있습니다.유전체 메타 서페이스. 실험의 이점을 입증하기 위해 컴퓨터 생성 홀로그램을 위상 및 진폭 (PA) 메타 서페이스 및 위상 만 (PO) 메타 서페이스로 생성 된 홀로그램과 비교하여 PA 구성 만 인공물이없는 홀로그램 이미지를 생성 할 수 있음을 보여줍니다. Overvig et al. 예술적이고 복잡한 3 차원 (3D) 홀로그램 객체를 형성하기 위해 충실도를 가진 메타 서페이스 홀로그램을 엔지니어링하기 위해 PA 홀로그래피를 구현했습니다. 그들은 객체 평면에서 진폭과 위상을 제어하기 위해 픽셀 당 2 자유도를 가진 메타 서페이스를 만들고 최적화했습니다. 연구팀은 간단한 구성표를 확장하여 메타 원자의 구조 분산 엔지니어링을 포함하고 동시에 2 색 홀로그램의 위상과 진폭을 제어합니다.
위 : 표면 질감이 제어 된 3D 컴퓨터 생성 홀로그램 개체. (a) 복잡한 3D 홀로그램 물체 (소)를 생성하기위한 메타 서페이스 홀로그램의 복합 투과 함수 (τ)의 계산을 도시 한 개략도. 조명 빔은 젖소의 메쉬에 의해 산란되고 메타 서페이스 평면에서 간섭을받습니다. (b) (e)와 (f)에 보이는 시야각에서 거친 표면 질감을 가진 젖소에 대한 τ. (c) (g)에 도시 된 시야각에서 거친 질감을 가진 소에 대한 τ. (d) (h)에 보이는 시야각에서 매끄러운 질감을 가진 젖소에 대한 τ. (e) 암소 레이저의 시뮬레이션 된 재구성, 다이오드 레이저와의 실험적인 재구성과의 우수한 일치를 보여줌. (g, h) 다른 관점에서 시뮬레이션 된 재구성, 재구성에 대한 표면 텍스처의 효과를 보여주는 것; (h)의 부드러운 소의 경우, 스페 큘러 하이라이트 만 분명합니다. BOTTOM : 홀로그램 이미지의 진폭과 위상을 동시에 제어합니다. (a, b) 두 홀로그램의 복합 전송 기능 τ. (c, d) a, b의 재구성 된 복소수 진폭 E ~를 시뮬레이션하여 동일한 강도 분포와 뚜렷한 위상 분포를 갖는 홀로그램 이미지를 생성합니다. 하나는 위상 구배를 가지며 다른 하나는 균일 한 위상을 갖습니다. (e, f) 표면 법선으로부터 θ = -20 °의 관측 각에서 a, b에 대응하는 실험적 홀로 그래픽 재구성. (g, h) θ = 0 °의 관찰 각에서 a, b에 대응하는 실험적 홀로 그래픽 재구성. 관찰 각도에 대한 의존성은 홀로그램 이미지가 뚜렷한 위상 구배를 가지고 있다는 증거입니다. 이는 원거리 투사 각도에 해당합니다. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0201-7
연구자들은 복굴절 물질의 방향을 단순히 변경함으로써 기술적으로 구현 될 수있는 공정에서 빛의 위상을 공간적으로 변화시키기 위해 기하학적 위상 접근법 을 오랫동안 사용 해왔다 . 이 연구에서, 팀은 광학적으로 진폭과 위상을 독립적으로 제어하기 위해 복굴절의 정도를 왼쪽 원형 편광 (LCP)에서 오른쪽 원형 편광 (RCP)으로 실험적으로 변화시켰다. 또한 메타 아톰 라이브러리를 만들고 Poincaré 구체를 따라 경로를 사용하여 수행 한 작업을 시각화했습니다.. 개념 증명 구현으로, 연구원들은 1.55 µm의 작동 파장을 선택하고 용융 실리카 기판에 비정질 실리콘 메타 서페이스 (α-Si)의 CMOS 호환 플랫폼을 설계했습니다. 그런 다음 유한 차분 시간 도메인 시뮬레이션을 사용하여 대상 메타-아톰 라이브러리를 모델링하고 진폭과 위상의 임의 제어를 수치 적으로 보여주었습니다. 진폭 및 위상의 완전한 실험 제어를 위해 Overvig et al. 컴퓨터 생성 홀로그램 (CGH) 구현 첫 번째 CGH는 PO 홀로그래피로 형성된 버전에 비해 개선 된 이미지 충실도로 PA 홀로그래피를 사용하여 2 차원 (2-D) 홀로그램 이미지를 생성했습니다. 두 번째 CGH에서 그들은 초점면에 대한 3D 홀로그래피의 의존성과 관찰 각도를 보여주기 위해 점들의 집합을 포함하는 간단한 3D 홀로그램 이미지를 만들었습니다. 세 번째 CGH는 소 모양의 복잡한 3D 홀로그램 물체의 충실한 재구성을 보여주었습니다. 이는 예술적으로 흥미롭고 복잡한 장면을 설계하는 능력을 나타냅니다. 이 팀은 젖소 표면에 산란 된 위상의 무작위 또는 균일 한 분포를 사용하여 거칠거나 부드러운 표면 질감을 시뮬레이션했습니다.Columbia University의 Columbia Engineering 공식 엠블럼 .
위 : 메타 서페이스 평면에서 그레이 스케일 진폭을 허용하는 수정 된 Gerchberg-Saxton 알고리즘으로 인코딩 된 2 개의 이미지. (a) 평평한 표면에 구의 이미지를 묘사하는 진폭 프로파일과 함께, 메타 서페이스의 조명을 보여주는 개략도. 메타 서페이스 (미도시)의 위상 프로파일은 객체 평면 (3 mm 거리)에서 홀로그램 객체 (Columbia Engineering 로고)를 인코딩합니다. (b, f) 메타 서페이스 및 객체 평면에서 각각의 목표 강도 프로파일 (흐리게하기 전). (c, g) 메타 서페이스에서 인코딩 된 강도 및 위상 프로파일. (d, h) 메타 서페이스와 객체 평면에 각각 초점을 맞출 때의 시뮬레이션 재구성. (e, i) metasurface와 object plane에 각각 초점을 맞춘 실험적인 재구성. 메타 서페이스의 측면 길이는 780μm이며 로고는 ~ 250μm입니다. BOTTOM : 두 가지 색상으로 동시에 진폭과 위상을 제어합니다. 다수의 기하학적 자유도를 갖는 메타-아톰 단면의 원형 (각각 양방향 화살표로 표시됨)은 전파 단계의 "위상-분산"공간을 퇴화시킨다. (b) (a)의 메타 원자에 의한 (AR, AB, ϕR, ϕB)의 범위를 10 % 진폭의 빈으로, 각 색상에 반대되는 원형 편광으로 시각화. (c) 적색 파장 (λRed = 1.65μm)에 대한 2 색 홀로그램의 복잡한 투과 기능. (d) 청색 파장 (λBlue = 0.94μm)에 대한 2 색 홀로그램의 복잡한 투과 기능. (e) 예시적인 홀로그램의 주사 전자 현미경 (SEM)은 다양한 면내 배향 각도를 갖는 원형의 많은 예를 보여준다. 스케일 바는 3 μm입니다. (f) (e)에서 1 μm- 높이 기둥의 투시도를 갖는 SEM. 스케일 바는 2 μm입니다. g 2 색 이미지를 대상으로합니다. h i로 표시된 빨간색 파장과 (j)로 표시된 파란색 파장에서 별도로 측정 된 영상을 오버레이하는 실험적 재구성. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0201-7
팀은 Columbia Engineering 로고를 재구성하여 2D CGH를 생성하는 동안 진폭 (1) (로고 내부 영역)과 0 (배경) 및 균일 한 위상을 가진 쌍극자 소스로 대상 이미지를 분리했습니다. 그들은 목표 이미지에서 특정 거리 (750 μm)까지이 쌍극자 소스의 간섭을 기록했는데, 이는 목표 이미지를 재구성하기 위해 메타 서페이스의 위치에 해당합니다. 컬럼비아 크라운의 두 번째 PO 홀로그램을 재구성 할 때, Overvig et al. Gerchberg-Saxton (GS) 알고리즘으로 알려진 대체 접근법을 사용했습니다.목표 이미지의 원하는 세기 분포를 생성하기 위해. PA 홀로그래피와 유사한 반복 작업이 필요하지 않아 원하는 홀로그램의 위상과 진폭을 충실하게 재현 할 수있었습니다. 연구원들은 수치 시뮬레이션 및 실험을 사용하여 각 홀로그램 이미지를 재구성하고 PO 또는 GS 홀로그램에 비해 PA 홀로그램에서 개선 된 이미지 품질을 관찰했습니다. PA 홀로그래피는 또한 과학자들이 단일 평면에서의 진폭과 위상이 아니라 두 개의 개별 평면의 진폭 프로파일을 제어 할 수 있도록했다. 그들은 홀로그램 이미지를 만들었고 실험 재구성과 시뮬레이션 사이에 좋은 일치를 보였습니다. 과학자들은 두 가지 파장에서 독립적으로 위상과 진폭을 제어하는 간단한 접근 방식을 확장했습니다. 그들은 각 메타-아톰에서 4 개의 파면 파라미터를 동시에 제어했으며, 실험적으로 2 개 이상의 자유도가 요구되었다. 이 연구팀 은 메타-아톰 설계시 복굴절을 포함하여 두 파장의 보통 및 비 편광의 위상 응답을 광범위하게 제어 하기 위해 과거의 노력 을 확대 했다 .
비디오는 이미징 셋업의 초점면이 홀로그램과 객체면 사이에서 조정되어 관심 객체를 형성함에 따라 재구성 된 이미지 사이의 변환을 도시한다. 크레딧 : 빛 : 과학 및 응용 프로그램, doi : 10.1038 / s41377-019-0201-7
그들은 제조 된 장치를 관찰하기 위해 주사 전자 현미경 사진을 사용한 후, 1.65 µm (적색 채널)에서 LCP 여기와 0.94 µm (청색 채널)에서 RCP 여기를 정렬하여 2 색 실험 재구성을 획득했습니다. 이 연구에서 시뮬레이션이 필요한 메타 원자의 수는 약 60,000 건으로, 현재 달성 된 것보다 더 높은 정확도에 대한 까다로운 계산 작업을 나타냅니다. Overvig et al. 따라서 연구를 현재의 불완전하지만 계산적으로 관리 가능한 솔루션으로 제한했습니다. 이런 식으로 Adam C. Overvig와 학제 간 연구팀은 저손실 유전체 메타 서페이스를 사용하여 메타 서페이스 홀로그램을 시연했습니다. 그들은 하나의 파장과 두 파장에서 완전하고 독립적 인 위상 및 진폭 제어로 전송 모드에서 구조물을 작동 시켰으며, 단순하지만 강력한 설계 원리를 사용하여 많은 응용 분야에 유용한 광 파장에 대한 제어 수준을 열었습니다. 이 작업은 원하는대로 광 파면을 조작 할 수있는 강력하고 광범위하게 적용 가능한 방법을 제공하여 메타 서페이스의 주요 약속을 실현합니다.
더 탐색 메타 서페이스 홀로그램 : 분광학 및 감지를위한 빠르고 컴팩트 한 편광 측정 추가 정보 : Adam C. Overvig et al. 광학 진폭 및 위상의 완전하고 독립적 인 제어를위한 유전체 메타 서페이스, Light : Science & Applications (2019). DOI : 10.1038 / s41377-019-0201-7 N. Yu et al. 위상 불연속을 이용한 광 전파 : 일반화 된 반사 및 굴절 법칙, 과학 (2011). DOI : 10.1126 / science.1210713 Amir Arbabi et al. Subwavelength 공간 분해능과 높은 투과율을 가진 위상 및 편광의 완전한 제어를위한 유전체 메타 서페이스, Nature Nanotechnology (2015). DOI : 10.1038 / nnano.2015.186 저널 정보 : 과학 , 조명 : 과학 및 응용 프로그램 , Nature Nanotechnology
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.고급 현미경 검사법으로 특이한 DNA 구조 밝혀
에 의해 디아 국립 연구소 Sandia National Laboratories의 광학 과학자 인 Adam Backer는 신축 된 현미경 기술을 개발하여 신축 된 형태의 DNA로 고도로 기울어 진 염기쌍을 보여주었습니다. 크레딧 : Randy Montoya , 2019 년 10 월 30 일
고급 이미징 기술은 분자가 극도의 긴장을 경험할 때 형성되는 사다리 형 DNA 인 S-DNA의 새로운 구조적 세부 사항을 보여줍니다. 네덜란드의 Sandia National Laboratories 및 Vrije University에서 수행 된이 작업은 S-DNA에 고도로 기울어 진 염기쌍이 포함되어 있다는 첫 번째 실험 증거를 제공합니다. DNA 염기쌍의 예측 가능한 짝짓기와 쌓임은 분자의 이중 나선 모양을 정의하는 데 도움이됩니다. DNA가 늘어날 때 염기쌍이 어떻게 정렬되는지 이해하면 다양한 생물학적 과정에 대한 통찰력을 제공하고 DNA로 만들어진 나노 소자의 디자인과 성능을 향상시킬 수 있습니다. Science Advances의 최근 기사에 따르면, 신장 된 S-DNA의 기울어 진 염기쌍은 이전에 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 예측 되었지만 지금까지 실험에서 결정적으로 시연 된 적이 없다. DNA는 유전자 정보의 분자 운반체로 가장 일반적으로 알려져 있습니다. 그러나 전 세계 연구소 에서 나노 스케일 장치 용 건축 자재도 사용 됩니다. 이를 위해 과학자들은 특정 섹션이 다른 섹션과 염기쌍을 형성하도록 컴퓨터에서 생성 된 단일 가닥 DNA 시퀀스를 준비합니다. 이렇게하면 가닥이 종이 접기처럼 구부리고 접 힙니다. 연구원들은이 원리를 사용하여 DNA를 미소의 웃는 얼굴, 움직이는 경첩과 피스톤이있는 나노 머신 및 주변 화학 환경의 변화에 따라 자연스럽게 조정되는 "스마트 한"재료로 접었습니다. Sandia의 광학 과학자이자 연구 저자 인 Adam Backer는“비행기 나 다리를 만들려면 모든 재료의 구조, 강도 및 신축성을 아는 것이 중요합니다. "DNA로 나노 구조를 설계 할 때도 마찬가지입니다." DNA의 이중 나선의 기계적 성질에 대해 많은 것이 알려져 있지만, 분자가 실험실에서 신장되어 S-DNA의 사다리 형 구조를 형성 할 때 미스테리는 그 모양의 세부 사항에 대해 남아 있습니다. DNA 구조를 시각화하는 표준 방법은 분자가 꼬이지 않는 동안 구조적 변화를 추적 할 수 없습니다. 확장 된 DNA보기 S-DNA의 구조와 신축성을 특성화하기 위해 Backer는 Vrije University의 LaserLaB Amsterdam에서 Living of Physics Research 그룹의 동료들과 협력했습니다. 연구원들은 저널 기사에서 자신의 프로세스를 설명했습니다. 동료가 개발 한 기기를 사용하여 Backer는 먼저 바이러스 성 DNA 짧은 조각의 양쪽 끝에 미세한 구슬을 부착했습니다. 이 비드는 단일 분자의 DNA를 조작하는 손잡이 역할을했습니다. 다음으로, 연구원들은 두 개의 밀집된 레이저 빔을 사용하여 비드 DNA를 좁은 유체로 채워진 챔버에 갇혔습니다. 레이저 빔 내부에 구슬이 갇혀 있기 때문에 연구진은 레이저 빔 을 재지향하여 챔버 내에서 구슬을 움직일 수있다 . 이를 통해 부착 된 DNA를 늘려 S-DNA를 형성 할 수있었습니다. 광학 핀셋이라고하는 미세한 입자를 조작하는이 기술은 단일 DNA 분자에 적용되는 신축력의 양을 정확하게 제어 할 수 있습니다. 그러나, 신장 된 DNA 분자 내에서 발생하는 구조적 변화는 너무 작아서 표준 광학 현미경으로 직접 관찰 될 수 없었다. 이 문제를 해결하기 위해 Backer는 동료들이 형광 편광 현미경이라는 이미징 방법을 광학 핀셋 기기와 결합하는 데 도움을주었습니다. 먼저, 이들은 광학적으로 포획 된 DNA를 함유하는 용액 에 작은 막 대형 형광 염료 분자 를 첨가했다. 연신되지 않은 DNA에서, 염료 분자는 이웃하는 염기쌍 세트 사이에 샌드위치되어 이중 나선의 중심 축에 수직으로 정렬된다. 신축력으로 인해 DNA 염기쌍이 기울어지면 염료도 기울어집니다. 다음으로 연구진은 염료의 형광 신호를 사용하여 신장 된 DNA의 염기 쌍이 기울어 졌는지 확인했다. 형광 염료는 염료 분자와 동일한 축을 따라 가리키는 레이저 빔의 광선과 상호 작용할 때 녹색 형광을 방출합니다. 연구원 들은 다양한 각도로 레이저 빔의 편광을 회전시켜 광파 의 방향을 바꾸었다 . 그런 다음 DNA를 늘리고 현미경 아래에 녹색 형광 신호가 나타나는지 관찰했습니다. Sandia에서 개발 된 이러한 측정 및 전산 분석 방법을 통해 연구원들은 염료와 염기쌍이 DNA의 중심 축에 대해 54도 각도로 정렬되어 있음을 확인했습니다. "이 실험은 현재까지 S-DNA에 기울어 진 염기쌍이 포함되어 있다는 가설을 뒷받침하는 가장 직접적인 증거를 제공합니다." "이러한 DNA에 대한 근본적으로 새로운 이해를 얻기 위해서는 많은 최첨단 기술을 결합하고 공통된 목표를 향해 나아 가기 위해 다양한 기술 분야의 과학자들을한데 모아야했습니다." 과학자들 사이에 S-DNA와 비슷한 구조가 인간 세포의 일상 활동 중에 형성 될 수 있다는 추측이 널리 퍼져 있지만, 현재 S-DNA의 생물학적 목적은 아직 알려져 있지 않습니다. S-DNA는 손상되거나 손상된 DNA의 복구를 촉진하여 세포의 죽음과 암을 예방할 수 있습니다. Backer는 DNA 변형을 통제하는 물리적 원리에 대한 이러한 명확한 이해가 세포에서 S-DNA의 역할에 대한 추가 연구를 이끌 것으로 기대합니다. Backer는 2016 년 11 월에 Truman Fellow로 Sandia에 합류했을 때 자신의 디자인에 대한 독립적 인 연구 프로그램을 시작할 수있었습니다. 그는 스탠포드 대학 대학원에서 편광 현미경 검사법을 개발했으며이 기술이 잠재력을 가지고 있다고 생각했습니다. Backer는 말했다 : "Sandia에서이 기술을 가능한 한 멀리 밀어 붙이고 싶었다.이 연구가 생물학과 나노 기술과 같은 분야와 관련성이있는 결과를 가져 왔다는 사실은 특별했다."
더 탐색 새로운 이미징 방법으로 DNA에 대한 나노 스케일 세부 사항 공개 추가 정보 : Adam S. Backer et al. DNA 인터 칼 레이터의 단일 분자 편광 현미경은 S-DNA, Science Advances (2019) 의 구조에 빛을 발산합니다 . DOI : 10.1126 / sciadv.aav1083 저널 정보 : 과학 발전
https://phys.org/news/2019-10-advanced-microscopy-reveals-unusual-dna.html
.연구원들은 3D 프린팅을 사용하여 유리 광섬유 프리폼을 만듭니다
에 의한 광학 협회 연구원들은 DLP (direct-light projection)로 알려진 3D 프린팅 방법을 사용하여 실리카 섬유 프리폼을 만들었습니다. 그들은 단계 색인 섬유 (a) 및 구조화 된 예비 성형물 (b)을위한 예비 성형품을 제조 하였다. 그런 다음이 프리폼을 드로우 타워 (중간 그림)에 놓고 최종 광섬유를 만듭니다 (오른쪽). 주황색 삽입은 단계 색인 섬유의 단면을 보여줍니다. 크레딧 : John Canning,2019 년 10 월 30 일
시드니 공과 대학 연구원들은 3D 프린팅을 사용하여 전세계 통신 네트워크의 중추를 형성하는 실리카 유리 광섬유로 끌어 올 수있는 프리폼을 만드는 방법을 개발했습니다. 이 새로운 제조 방법은 이러한 섬유의 생산을 단순화 할뿐만 아니라 이전에는 불가능했던 설계 및 응용을 가능하게합니다. 시드니의 공과 대학 (University of Technology)의 리서치 팀을 이끌고있는 존 캐닝 (John Canning)은“ 실리카 광섬유를 만드는 것은 선반에서 튜브를 회전시키는 노동 집약적 인 과정을 수반한다. "와 첨가제 제조 , 섬유 구조를 중앙에 배치 할 필요가 없습니다.이 섬유 디자인에서 가장 큰 한계 중 하나를 제거하고 크게 섬유 제조 비용을 줄일 수 있습니다." OSA (Optical Society) 저널 Optics Letters 에서 Canning의 그룹은 시드니 뉴 사우스 웨일즈 대학의 Gang-Ding Peng 연구팀과 협력하여 3D 인쇄 프리폼에서 추출한 최초의 실리카 유리 섬유를 보고합니다 . 캐닝은“3D 프린팅과 같은 부가적인 제조 접근 방식은 섬유 디자인과 목적에 대한 전체 접근 방식을 변경하는 데 적합하다”고 말했다. 예를 들어 수명, 교정 및 유지 보수 측면에서 전자 제품에 비해 성능이 훨씬 우수하지만 값 비싼 제조로 인해 널리 보급되지 않은 광섬유 센서의 응용을 확대 할 수 있습니다. " 폴리머 3D 프린팅을 유리로 변환 새로운 업적은 연구원들이 3D 인쇄 프리폼에서 추출한 첫 번째 섬유를 보여주기 위해 폴리머 재료 를 사용한 초기 작업을 기반으로합니다 . 이 방법을 실리카에 적용하는 것은 섭씨 1900도 이상의 고온을 포함하여 3D 프린트 유리가 필요한 엄청난 재료 문제로 인해 어려운 것으로 판명되었습니다. 캐닝 박사는“재료와 나노 입자 통합의 새로운 조합 덕분에 실리카 프리폼을 3D 프린팅하는 것이 가능 해졌다”고 말했다. "이러한 발전으로 인해 다른 적층 제조 접근 방식을 포함한 다양한 활동이이 분야를 가속화 할 것으로 기대됩니다." 이번 연구에서 연구원들은 상업적으로 이용 가능한 직사광 프로젝션 3D 프린터를 사용했습니다. 이러한 유형의 적층 가공은 매우 정밀하며 일반적으로 디지털 광 프로젝터를 사용하여 광 반응성 단량체를 중합하여 중합체 물체를 생성하는 데 사용됩니다. 실리카 물체를 만들기 위해 연구원들은 실리카 나노 입자를 모노머에 50 중량 % 이상의 양으로 첨가했다. 그들은 코어 구멍을 포함하는 3D 인쇄 원통형 물체를 설계했습니다. 그런 다음 구멍에 폴리머와 나노 입자의 유사한 혼합물을 삽입했습니다. 이번에는 실리카 나노 입자에 게르 마노 실리케이트를 첨가하여 더 높은 굴절률을 만듭니다. 이러한 방식으로, 다양한 도펀트의 통합이 가능해진다. 다음으로, 연구원들은 폴리머를 제거하고 분자간 힘에 의해 함께 유지되는 실리카 나노 입자 들만 남겨두기 위해 디 바인딩 (debinding)이라는 독특한 가열 단계를 사용 했다. 마지막으로, 온도를 상승 시키면 나노 입자가 고체 구조로 융합되어 드로우 타워에 삽입되어 가열되고 당겨져 광섬유 가 생성된다 . 연구원들은 새로운 기술을 사용하여 연신 조건에 따라 다중 또는 단일 모드 섬유를 만드는 데 사용할 수있는 표준 게르마늄 실리케이트 섬유와 동등한 프리폼을 제작했습니다. 그들은 초기에 제조 된 광섬유에서 높은 광 손실을 관찰했지만, 이후 이러한 손실의 원인을 파악하고이를 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 캐닝은“이 새로운 기술은 놀랍게 잘 작동했으며 다른 종류의 광학 부품을 개선하기 위해 다양한 유리 소재 가공에 적용될 수있다. "광 손실을 제한하기위한 추가 개선으로,이 새로운 접근 방식은 기존의 선반 기반 실리카 광섬유 제조 방법을 잠재적으로 대체 할 수 있습니다. 이는 제조 및 재료 비용을 감소시킬뿐만 아니라 훈련 및 위험이 감소되어 인건비도 절감 할 것입니다." 연구원들은 기술을 개선하고 상용화하기 위해 주류 상용 섬유 제조 회사와 협력하는 데 관심이 있습니다. 또한 다른 응용 분야에 맞게 3D 인쇄를 개선하여 다른 3D 인쇄를 가속화하는 다른 방법을 모색 할 계획입니다.
더 탐색 연구원들은 3D 프린터를 사용하여 유리를 인쇄합니다 추가 정보 : Yushi Chu et al., 3D 인쇄 프리폼에서 추출한 실리카 광섬유, Optics Letters (2019). DOI : 10.1364 / OL.44.005358 저널 정보 : 광학 편지 에서 제공하는 광학 협회
https://phys.org/news/2019-10-d-glass-optical-fiber-preform.html
.음, 꼬리가 보인다
Spring Day, 2019 in Korea, for a walk.
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
.양자 프로토콜에서 구조 광을 사용하여보다 빠르고 안전한 통신
주제 : 물리학의 미국 연구소광학양자 역학양자 물리학통신 으로 물리학의 미국 학회 2019년 10월 30일 하이브리드 얽힌 광자 생성 양자 역학은 지난 100 년 동안 먼 길을 왔지만 여전히 갈 길이 멀다. AVS Quantum Science에서 남아프리카 Witwatersrand 대학의 연구원들은 더 큰 인코딩 알파벳, 더 강력한 보안 및 노이즈에 대한 더 나은 저항을 만들기 위해 양자 프로토콜에서 구조화 된 빛을 사용하는 과정을 검토합니다. 이 이미지는 오비탈 각 운동량을 전달하는 "트위스트 된"패턴과 편광을 결합하여 하이브리드 얽힌 광자를 만드는 것을 보여줍니다. 크레딧 : Forbes and Nape
양자 역학은 빛 기반의 양자 네트워크를 구축하기 위해 활용할 수있는 알파벳을 만들기 위해 빛의 패턴을 수용하고 있습니다. 구조적 빛은 빛의 패턴이나 그림을 묘사 할 수있는 멋진 방법이지만 더 빠르고 더 안전한 미래의 통신을 약속 할만큼 당연합니다. 양자 역학은 지난 100 년 동안 먼 길을 왔지만 여전히 갈 길이 멀다. 에서 AVS 양자 과학 , AIP 출판에서, 남아프리카 공화국 위트 워터스 랜드 대학의 연구진은 진행이 소음에 큰 인코딩 알파벳, 강력한 보안과 더 나은 저항을 만들 양자 프로토콜에 구조화 된 빛을 사용하여 만들어지고 검토합니다. 앤드류 포브스 (Andrew Forbes) 저자는“우리가 정말로 원하는 것은 빛의 패턴으로 양자 역학을 수행하는 것입니다. "이것은 빛이 얼굴처럼 독특하게 만들어 질 수있는 다양한 패턴으로 들어온다는 것을 의미합니다." 빛의 패턴은 서로 구별 될 수 있기 때문에 알파벳의 형태로 사용될 수 있습니다. "멋진 점은 원칙적으로 최소한 무한한 패턴이 있으므로 무한한 알파벳을 사용할 수 있다는 것입니다." 전통적으로, 양자 프로토콜은 빛의 편광으로 구현되어 왔는데,이 값은 단지 1 비트의 광자 당 최대 정보 용량을 갖는 2 단계 시스템 인 2 개의 값만 가지고 있습니다. 그러나 빛의 패턴을 알파벳으로 사용하면 정보 용량이 훨씬 높아집니다. 또한 보안이 강화되고 노이즈에 대한 견고성 (예 : 배경 조명 변동)이 향상되었습니다. 포브스는“빛의 패턴은 우리가 고차원의 상태로 향하는 길이다. “양자 프로세스에는 많은 패턴이 관련되어 있기 때문에 차원이 높습니다. 불행히도 이러한 패턴을 관리하는 툴킷은 아직 개발되지 않았으며 많은 작업이 필요합니다.” 양자 과학 커뮤니티는 과학과 파생 기술 모두에서 최근 주목할만한 발전을 이루었습니다. 예를 들어, 이제 퀀텀 리피터의 핵심 구성 요소 인 공간 모드의 빛으로 얽힘 스와핑이 시연되었으며, 노드 간 안전하게 통신하는 방법은 이제 고차원 양자 키 분배 프로토콜을 통해 가능합니다. 이들은 함께 빠르고 안전한 양자 네트워크에 조금 더 가까이 다가갑니다. 비슷한 맥락에서, 고스트 이미징의 해상도가 향상됨에 따라 (두 광 검출기의 광을 결합하여 생성 된) 양자 컴퓨터를위한 이국적인 다자 고차원 상태의 구성이 실현되었습니다. 그러나, 높은 차원으로 얽힌 다수의 광자를 완전히 제어하기 위해 2 차원에서 유비쿼터스 2 광자를 뛰어 넘는 것은 여전히 어려운 일이다. 포브스는“우리는 패턴에 얽힌 광자를 만들고 감지하는 방법을 알고있다. “하지만 대기와 광섬유에서 왜곡되기 때문에 한 지점에서 다른 지점으로 가져 오는 것을 실제로 제대로 제어 할 수는 없습니다. 우리는 정보를 효율적으로 추출하는 방법을 모릅니다. 현재 너무 많은 측정이 필요합니다.” 포브스와 그의 공동 저자 인 아이작 네이프 (Isaac Nape)는 또 다른 큰 발전 인 하이브리드 국가의 사용을 개척하도록 도왔습니다. 오래된 교과서 양자 역학은 편광으로 수행되었습니다. 포브스 부사장은“양쪽의 장점을 위해 패턴을 편광과 결합함으로써 더 간단한 툴로 많은 프로토콜을 효율적으로 구현할 수 있다는 것이 밝혀졌다. “2 차원 패턴이 아닌 하이브리드 상태는 다차원 상태, 예를 들어 무한한 2 차원 시스템에 액세스 할 수 있습니다. 이것은 빛의 패턴에 기초한 양자 네트워크를 진정으로 실현시키는 유망한 방법처럼 보인다”고 말했다.
참조 :“빛의 패턴을 가진 양자 역학 : 구조화 된 빛을 특징으로하는 고차원 및 다차원 얽힘의 진행”, Andrew Forbesa와 Isaac Nape, 2019 년 10 월 29 일, AVS Quantum Science . DOI : 10.1116 / 1.5112027
.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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