Valleytronics에 새로운 연구 결과를 제공합니다
.VR기기 활용 초등학교 역사 수업
(의정부=연합뉴스) 김도윤 기자 = 경기도 의정부시 솔뫼초교 4학년 3반 학생들이 VR기기를 활용한 역사 수업을 받고 있다. 2019.11.4
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.천문학 시뮬레이션에 의해 설명 된 거 대 한 외계 행성의 직관적 인 관찰
TOPICS : 산타 크루즈 캘리포니아천체 물리학외계 행성대학교 으로 캘리포니아 대학 - 산타 크루즈 2019년 11월 3일 거대한 외계 행성 궤도 행성계의 진화에서 거대한 영향을 미치는 단계는 편심 궤도를 가진 근접한 거대한 행성의 관측을 설명 할 수 있습니다.
행성계가 진화함에 따라, 행성들 사이의 중력 상호 작용은 이들 중 일부를 호스트 스타 주변의 편심 타원형 궤도로, 또는 심지어는 시스템 전체에서 벗어나게 할 수 있습니다. 더 작은 행성은이 중력 산란에 더 취약해야하지만, 우리 자신의 태양계에있는 행성의 대략 원형 궤도와는 매우 다른 편심 궤도에서 많은 가스 거대한 외계 행성이 관찰되었습니다. 놀랍게도, 질량이 큰 행성은 질량이 큰 관성으로 인해 초기 궤도에서 물러나 기가 더 어려워 지더라도 편심 률이 가장 높은 행성 인 경향이 있습니다. 이 반 직관적 인 관찰은 University of California Santa Cruz의 천문학 자들이 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 행성계의 진화를 탐구하도록 자극했습니다. Astrophysical Journal Letters에 발표 된 논문에보고 된 그들의 결과 는 고 질량 행성 시스템의 진화에서 거대 영향 단계에 결정적인 역할을함으로써, 근접 궤도를 가진 여러 거대 행성의 충돌 성장을 초래한다. 첫 번째 저자 인 Renata Frelikh는“거대한 행성은 작은 행성만큼 편심 궤도에 쉽게 흩어져 있지 않지만, 호스트 별에 여러 개의 거대 행성이 있다면 중력 상호 작용이 편심 궤도에 흩어질 가능성이 더 높습니다. UC Santa Cruz의 천문학과 천체 물리학 대학원생. Frelikh는 수백 개의 행성계 시뮬레이션을 수행했는데, 각 행성은 원형 궤도에서 10 개의 행성으로 시작하고 시스템의 초기 총 질량과 개별 행성의 질량을 변화시킵니다. 시스템이 2 천만년 동안 시뮬레이션되면서 동적 불안정성은 충돌과 합병으로 인해 더 큰 행성을 형성 할뿐만 아니라 일부 행성을 방출하고 다른 행성을 편심 궤도에 흩어지게하는 중력 상호 작용을 초래했습니다. 이러한 시뮬레이션 결과를 종합적으로 분석 한 결과, 연구원들은 총 질량이 가장 큰 행성 시스템이 가장 큰 행성과 가장 높은 편심을 가진 행성을 생산한다는 것을 발견했습니다. Frelikh는“우리 모델은 질량과 편심의 반 직관적 인 상관 관계를 자연스럽게 설명합니다. UC 산타 크루즈의 이론 천체 물리학 교수 인 Mur 머레이-클레이 공동 저자 인 루스 머레이-클레이 (Ruth Murray-Clay)는이 모델에서 유일하게 비표준 가정은 행성계 내부에 여러 개의 거대한 기체 행성이있을 수 있다고 전했다. "그러한 가정을하면 다른 모든 행동이 뒤 따릅니다."라고 그녀는 말했습니다. 우리 자신의 태양계를 기반으로 한 고전적인 행성 형성 모델에 따르면, 별 주위의 원형 행성 디스크 내부에는 가스 거대한 행성을 만들기에 충분한 재료가 없기 때문에 작은 바위 행성만이 내부에 형성됩니다. 시스템과 거대한 행성이 더 멀리 형성됩니다. 그러나 천문학 자들은 호스트 스타 근처에서 공전하는 많은 가스 거인을 발견했습니다. 그것들은 비교적 쉽게 탐지 할 수 있기 때문에, 이러한“핫 목성”은 초기 외계 행성 발견의 대부분을 설명했지만, 행성 형성의 드문 결과 일 수 있습니다. 머레이 클레이 (Murray-Clay)는“이는 비정상적인 과정 일 수있다. "우리는 디스크의 초기 질량이 높을 때 일어날 가능성이 더 높고 거대한 충격의 단계에서 대량의 거대한 행성이 생성 될 것이라고 제안합니다." 이 거대한 충격 단계는 지구와 다른 행성 사이의 충돌 후 달이 형성되었을 때 우리 태양계 조립의 마지막 단계와 유사합니다. Murray-Clay는“우리의 태양계 편향 때문에 바위 같은 행성에서 발생하는 영향과 거대한 행성에서 발생하는 방출을 생각하는 경향이 있지만 행성계의 진화에서 가능한 모든 결과가 있습니다. Frelikh에 따르면, 시스템 외부의 행성들 사이의 만남은 합병보다 방출로 이어질 가능성이 높기 때문에 대량의 거대 행성의 충돌 성장은 내부 영역에서 가장 효율적이어야합니다. 대량의 행성을 생산하는 합병은 약 3 개의 천문 단위 (AU, 지구에서 태양까지의 거리)의 호스트 스타에서 떨어진 거리에서 정점에 도달해야한다고 그녀는 말했다. Frelikh는“우리는 가장 큰 거대 행성이 주성에서 1 ~ 8AU 사이의 작은 기체 거인의 합병에 의해 생성 될 것으로 예상한다”고 말했다. “외계 행성 측량은 목성 의 질량의 20 배에 이르는 극도로 큰 외계 행성을 발견 했다 . 그것들을 생성하기 위해서는 많은 충돌이 필요할 수 있으므로, 시뮬레이션에서이 거대한 영향 단계를 보는 것이 흥미 롭습니다.”
### 참고 자료 : Renata Frelikh, Hyerin Jang, Ruth A. Murray-Clay 및 Cristobal Petrovich, 2019 년 10 월 17 일, 천체 물리학 저널 레터 . DOI : 10.3847 / 2041-8213 / ab4a7b Frelikh와 Murray-Clay 외에도이 논문의 공동 저자로는 UC Santa Cruz의 Hyerin Jang, 토론토 대학의 Cristobal Petrovich가 있습니다. 이 연구는 National Science Foundation에서 자금을 지원했습니다.
.고급 현미경으로 밝혀진 가장 강력한 대마초 꽃
주제 : 대마초마리화나식물 과학인기있는브리티시 컬럼비아 대학교 으로 브리티시 컬럼비아 대학교 2019년 10월 28일 서리 같은 삼지창과 피 놀라 서리 같은 trichomes와 피 놀라. 크레딧 : Samuels Lab / UBC
마리화나 꽃이 서리가 많을수록 대마초가 더 강력 해집니다. 고급 현미경은 대마초 생화학 공장의 내부 구조를 보여줍니다. 브리티시 컬럼비아 대 (University of British Columbia)의 새로운 연구에 따르면 버섯 모양의 머리카락이 가장 많은 대마초 꽃이 가장 큰 칸 나비 노이드와 향기 펀치를 포장합니다. 대마초 잎은 상징적이지만 대마초 꽃에서 작고 서리 같은 머리카락으로 생산되는 화학 물질로 식물에 정신적 및 의학적 특성과 독특한 냄새를줍니다. Plant Journal에 발표 된 연구에서 UBC 연구원들은 처음으로 다른 유형의 머리카락 또는 선상 삼분 초의 독특한 구조와 화학적 결과물을 밝혀 냈습니다. "높은 경제적 가치에도 불구하고, 대마초 식물의 생물학에 대한 우리의 이해는 법적 접근이 제한되어 있기 때문에 아직 초기 단계에 있습니다."— Teagen Quilichini 그들의 발견은 많은 대마초 감정가들이 오랫동안 의심해 왔던 것을 확인시켜 준다. 가장 큰 버섯 모양의 줄기 선 삼 엽초는 THC 및 CBD 형성 대사 산물과 향을주는 테르펜의 가장 풍부한 원천이라는 것이다.
스토킹 된 선 삼발 초의 다중 광자 현미경 이미지 줄기 선 trichome의 다중 광자 현미경 이미지. 크레딧 : Samuels Lab / UBC
UBC 식물학과 아난 디아 래 버러 토리스 (Anandia Laboratories Inc.)의 박사 후 연구원 인 티겐 퀴리 치니 (Teagen Quilichini)는“높은 경제적 가치에도 불구하고 대마초 식물의 생물학에 대한 우리의 이해는 여전히 법적 접근이 제한되어 있기 때문에 아직 초기 단계에있다”고 말했다. 대마초 공장 및 본 연구의 생화학 공장은 그들이 만드는 그들의 가치있는 제품을 저장하는 방법을 이해하기위한 기초입니다. " 이전의 연구는 외모에 따라 세 가지 유형의 선상 삼 첨체를 발견했습니다 – 구근, sessile 및 스토킹-대마초 꽃의 화학 생산에 대한 그들의 상대적 기여는 알려지지 않았습니다. “우리는 줄기 선 삼지창이 더 많은 칸 나비 노이드와 향기로운 테르펜을 만들기 위해 '세포 공장'을 확장 한 것을 보았습니다. 우리는 또한 그것들이 Sessile-like 전구체에서 자라며 개발 중에 새로운 현미경 도구를 사용하여 시각화 할 수있는 극적인 변화를 겪고 있음을 발견했습니다.”— Sam Livingston 이 연구를 위해 UBC 연구원들은 고급 현미경 기술과 화학 프로파일 링을 조합하여 'Finola'라고 불리는 빠른 꽃이 피는 대마 품종의 대마에서 개별 트리 초의 내부 구조와 발달을 조사했습니다. 그들은 자외선 아래에서 스토킹 된 삼중 초가 밝은 청색을 방출하고 크고 독특한 파이 모양의 세포 디스크를 포함하고 있음을 발견했습니다. 줄기가없고 작은 색을 내며 분비 디스크가 더 작고 향기로운 테르펜을 적게 생산하는 더 작은 sessile trichomes. 선상 트리 초의 다른 유형
왼쪽에서 오른쪽으로 : 대마초 식물의 줄기, 재갈 및 구상 샘 선초. 크레딧 : Samuels Lab / UBC
공동 저자 인 Sam Livingston 박사는“우리는 줄기 선상 삼색 체가 더 많은 칸 나비 노이드와 향기로운 테르펜을 만들기 위해 '세포 공장'을 확장 한 것을 보았다. UBC 식물학 후보. 또한 우리는 이들이 유사한 모양의 전구체에서 자라며 개발 중에 새로운 현미경 도구를 사용하여 시각화 할 수있는 극적인 변화를 겪고 있음을 발견했습니다. 결과적으로 Livingston은 UV 광을 사용하여 꽃의 trichome 성숙도를 모니터링하고 최적의 수확 시간을 알 수 있다고 설명합니다. 연구원들은 또한 유전자 발현 분석을 수행하여 트리코 홈 DNA의 지침 이 식물의 생화학 제품으로 어떻게 전환 되는지 조사했습니다 . 그들은 Finola의 스토킹 상체 (trichome)가 강하게 cannabidiolic 만들기에 맞도록 된 것을 발견 산 (CBDA)와 테르펜. UBC의 식물학 교수 인 Anne Lacey Samuels는“우리는 칸 나비 노이드와 테르펜 생산을 지원하는 유전자의보고를 발견했다. "추가 조사를 통해 분자 유전학 및 기존의 육종 기술을 사용하여보다 생산적인 마리화나 균주 또는 특정 카나비노이드 및 테르펜 프로파일을 갖는 균주와 같은 바람직한 특성을 생성하는 데 사용될 수 있습니다." 다음으로 연구원들은 trichomes가 생산하는 대사 산물을 어떻게 수출하고 저장하는지 조사 할 것입니다. Livington은“Trichomes는 대사 산물을 세포벽에 저장한다. "그리고 정말로 놀라운 것은 제품의 높은 수준이 세포에 독성을해야한다, 그래서 우리는 그들이이 관리 방법을 이해 할 것입니다."
### 참조 :“대마초 선암 삼엽충은 꽃 성숙 과정에서 형태와 대사 산물 함량을 변경합니다.”Samuel J. Livingston, Teagen D. Quilichini, Judith K. Booth, Darren CJ Wong, Kim H. Rensing, Jessica Laflamme-Yonkman, Simone D. Castellarin, 인 Joerg Bohlmann, 조나단 E. 페이지와 A. 레이 사무엘, 2019 (30) 8 월 공장 저널 . DOI : 10.1111 / tpj.14516 이 연구는 Anandia Laboratories와의 협력으로 캐나다 자연 과학 및 공학 연구위원회 (NSERC)와 MITACS 고등 박사후 과정을 통해 자금을 지원 받았습니다.
https://scitechdaily.com/the-most-potent-cannabis-flowers-revealed-by-advanced-microscopy/
.Valleytronics에 새로운 연구 결과를 제공합니다
캘리포니아 대학 Iqbal Pittalwala- 리버 사이드 단층 WSe2의 어두운 엑시톤 (하늘색)은 반대편의 원형 편광으로 빛 (빨간색)과 원자 진동 (파란색)으로 붕괴됩니다. 크레딧 : Erfu Liu, UC Riverside , 2019 년 10 월 28 일
리버 사이드 캘리포니아 대학 (University of California)의 물리학자가 이끄는 국제 연구팀은 밸리 트로닉스에서이 새로운 기술의 개발을 가속화 할 수있는 새로운 양자 프로세스를 공개했다. "valley"와 "electronics"의 포트만 토인 Valleytronics는 반도체의 전자 밴드 구조에서 지역 에너지 최소값 또는 밸리를 사용합니다. 현재 반도체 기술은 전자 전하 또는 스핀을 사용하여 정보를 저장하고 처리합니다. 그러나, 일부 반도체에서, 전자 밸리는 정보를 인코딩, 처리 및 저장하는데 사용된다. Valleytronic 시스템은 전하 및 스핀 기반 반도체 기술보다 우수한 정보 처리 체계를 제공 할 수 있습니다. UC 리버 사이드 주도의 연구팀 은 2 개의 개별 전자 계곡을 가진 2 차원 반도체 인 단층 텅스텐 디 셀레 나이드 (WSe 2 ) 에 중점을 두었습니다 . 여기 된 전자는 하나의 계곡에서 이완되고 축적되어 계곡 지수 (K 또는 K ')를 얻는 경향이있다. 밸리 인덱스는 현재 기술에서 전하가 사용되는 것처럼 정보를 인코딩하기 위해 1과 0을 나타내는 데 사용될 수 있습니다. 엑시톤 및 트리 온은 또한 단층 WSe 2 에서 계곡을 차지할 수 있으며 계곡 정보를 전송하는데 사용될 수있다. 엑시톤은 전자 및 전자 정공의 양자 결합 상태이다. 트리 온은 3 개의 하전 입자의 양자 결합 상태입니다. 단층 WSe 2 는 다양한 스핀 구성을 가진 밝고 어두운 엑시톤 또는 트리 온을 호스팅합니다. 밝은 빛은 빠르게 부패하고 어두운 것은 천천히 빛으로 부패합니다. UC 리버 사이드 물리학과 및 천문학 조교수 인 Chun Hung "Joshua"Lui는 "밸리 트로닉스의 개발은 안정적인 밸리 상태와 밸리 지수를 쉽게 식별 할 수 있어야한다"고 말했다. "단일 층 WSe 2의 어두운 엑시톤 및 트리 온 은 일반적인 밝은 엑시톤 및 트리 온보다 수명이 훨씬 길고 밸리 안정성이 우수합니다. 따라서 다크 엑시톤 및 트리 온은 밸리 트로닉스 응용 분야의 훌륭한 후보가됩니다." 루이는 지금까지 어떤 방법으로도 어두운 엑시톤과 트리 온의 밸리 인덱스를 읽을 수는 없다고 설명했다. Lui의 연구팀은 이제 어두운 엑시톤과 트리 온의 두 가지 계곡 지수를 구별 할 수있는 측정 가능한 물리적 양을 식별함으로써이 장애물을 극복했습니다. 루이 교수는“우리 는 단층 WSe 2 에서 어두운 여기자 및 트리 온의 새로운 붕괴 과정을 관찰하여 계곡 지수를 확인할 수있게되었다”고 말했다. "암색 엑시톤 또는 트리 온은 독특한 밸리 시그니처를 가진 한 쌍의 광자와 포논으로 붕괴 될 수 있습니다." 광자는 전자기파의 양자입니다. 전자기장이 진동하거나 회전 할 때 선형 또는 키랄 분극을 가질 수 있습니다. 전자기장의 회전 방향은 키랄 광자가 오른손인지 왼손인지를 결정합니다. 마찬가지로, 포논은 물질에서 원자 진동의 양자입니다. 원자 진동은 일반적으로 원자의 선형 진동을 포함합니다. 그러나 특별한 경우에는 원자가 회전하여 소위 키랄 포논을 생성 할 수 있습니다. 원자 회전 방향은 키랄 포논이 오른손인지 왼손인지를 결정합니다. "K 계곡의 어두운 엑시톤은 오른 손잡이와 왼손잡이 포논으로 붕괴되고, 반대편 K '계곡 의 어두운 엑시톤 은 왼손잡이 광자와 오른 손잡이 포논으로 붕괴된다는 것을 발견했습니다 ." 루이가 말했다. "발산 된 광자의 손길은 어두운 엑시톤과 트리 온의 계곡 지수의 명확한 표시입니다." Lui는 암흑 계곡을 읽을 수있는 능력은 암흑 계곡의 역학을 탐색 하고 Valleytronic 기술의 응용을 용이하게 할 수 있다고 덧붙였다. 이 연구 는 공개 액세스 저널 인 Physical Review Research에 나타납니다 .
더 탐색 물리학 자의 발견은 정보 전송에 혁명을 가져올 수있다 추가 정보 : Erfu Liu et al. 단층 WSe 2의《Physical Review Research》 (2019) 에서 짙은 엑시톤과 트리 온의 밸리 선택적 키랄 포논 복제품 . DOI : 10.1103 / PhysRevResearch.1.032007 에서 제공하는 리버 사이드 - 캘리포니아 대학
https://phys.org/news/2019-10-valleytronics-boost.html
.과학자들은 조셉슨 소용돌이를 길 들였다
에 의해 물리 기술의 모스크바 연구소 크레딧 : Elena Khavina / MIPT Press Office MIPT, 2019 년 10 월 31 일
물리학 자들은 조셉슨 소용돌이를 국소 적으로 제어하는 방법을 배웠습니다. 이 발견은 양자 전자 초전도 장치 및 미래의 양자 프로세서에 사용될 수 있습니다. 이 작품은 저명한 과학 저널 Nature Communications에 게재되었습니다 . 조셉슨 와류는 외부 자기장 의 존재하에 약한 링크 (유전체, 일반 금속 등)로 분리 된 두 개의 초전도체 시스템에서 발생하는 전류의 와류입니다 . 1962 년 Brian Josephson은 두 조각의 초전도 물질을 분리 하는 얇은 층 의 절연 물질을 통한 초 전류의 흐름을 예측했습니다 . 이 전류를 조셉슨 전류라고하며 초전도체의 결합을 조셉슨 접합이라고 부릅니다. 유전체 또는 비 초전도성 금속을 통해 두 초전도체 사이에 소위 약한 링크가 발생하고 거시적 양자 간섭이 발생합니다. 이 시스템을 자기장에 배치하면 초전도체가 자기장을 밀어냅니다. 자기장이 더 많이 적용 될수록, 초전도성은 조셉슨 시스템으로 침투하는 자기장이 더 잘 저항한다. 그러나 약한 연결은 자기장이 양자를 운반하는 개별 조셉슨 소용돌이의 형태로 필드가 침투 할 수있는 장소입니다. 조셉슨 와동은 종종 실제 위상 물체, 관찰 및 조작하기 어려운 2 단계 위상 특이점으로 간주됩니다. 초전도 시스템의 MIPT 토폴로지 양자 현상의 MIPT 연구소의 연구원들은 자력 현미경 을 적용 하여 약한 링크로 작용하는 구리 층과 겹쳐진 두 개의 초전도 니오브 접점 시스템에서 조셉슨 소용돌이를 연구했습니다. 실험 설정. 파란색과 주황색은 각각 니오브와 구리를 나타냅니다. 타원은 조셉슨 교차점의 영역을 표시합니다. 코발트-크롬-코팅 된 팁은 피에조 소자 (디더)에 의해 여기되어 진동합니다. 광섬유는 진동을 읽는 데 사용됩니다. 크레딧 : Viacheslav Dremov et al./Nature Communications "우리는 평면 (평평한) 초전도체-정상 금속 초전도체 접촉에서 조셉슨 소용돌이가 고유 한 각인을 가지고 있음을 증명했다"고 논문의 수석 저자 인 Vasily Stolyarov는 MIPT의 말했다. "우리는 이러한 구조를 자력 현미경으로 관찰함으로써 이것을 발견했다.이 발견에 기초하여, 우리는 현미경의 자기 캔틸레버에 의해 조작 될 수있는 Josephson 소용돌이를 국부적으로 생성 할 가능성을 시연했다. 우리의 연구는 미래를 창조하는 또 다른 단계이다. 초전도 양자 컴퓨팅 머신 " 양자 컴퓨팅을위한 다양한 초 고감도 초전도 소자, 큐 비트 및 아키텍처가 빠르게 성장하고 있습니다. 초전도 양자 전자 장치는 곧 종래의 반도체 장치에 도전 할 것으로 예상된다. 이 새로운 장치는 그림 1의 노란색 닫힌 화살표로 표시된 것과 같은 Josephson 접합에 의존합니다. Stolyarov는“조셉슨 소용돌이를 제대로 현지화하지 못했기 때문에 시각화하기가 매우 어렵다”고 덧붙였다. "우리는 약한 연결 영역에서 그러한 와류의 생성 및 파괴 동안 발생하는 소산을 측정하는 방법을 발견했다. 소산은 약간의 에너지 방출이다. 우리의 경우, 소용돌이가 평면 조셉슨에서 움직일 때 에너지가 방출된다 따라서 우리의 자력 현미경을 사용하여 초전도 구조의 정적 자기 초상화뿐만 아니라 그 안에있는 동적 프로세스도 성공적으로 감지 할 수 있습니다. " 이 논문의 저자는 저온 자력 현미경을 사용하여 평면 조셉슨 접합에서 조셉슨 소용돌이의 원격 생성, 감지 및 조작 방법을 시연했습니다. 특정 변수 (프로브 위치, 온도, 외부 자기장, 샘플을 통한 전류 흐름)를 통해 팀은 현미경 캔틸레버의 특정 반응을 관찰했습니다. 그 후 이미지에 날카로운 고리 / 아크가 나타납니다. 연구원들은 이러한 특징들을 접합부 내부의 조셉슨 와동의 다른 수 또는 위치를 특징으로하는 인접한 조셉슨 상태들 사이의 분기점으로 식별했다. 이번 연구 결과는 최신 초전도 소자 및 초전도 양자 전자 장치 의 로컬 비접촉 진단 및 관리의 새로운 방법을 개발하기위한 원동력이자 기반이 될 것으로 기대된다 .
더 탐색 스스로 작동하는 초전도체 : 과학자들은 chryoelectronics의 새로운 가능성을 발견합니다 추가 정보 : Viacheslav V. Dremov 등, 자기력 현미경을 이용한 로컬 조셉슨 와류 생성 및 조작, Nature Communications (2019). DOI : 10.1038 / s41467-019-11924-0 저널 정보 : Nature Communications 모스크바 물리 기술 연구소에서 제공
https://phys.org/news/2019-10-scientists-josephson-vortices.html
.X-Ray 이미징을 사용하여 리튬-황 배터리 기술 개선
TOPICS : 배터리재료 과학재생 가능 에너지SLAC National Accelerator Laboratory 작성자 : MARK SHWARTZ, SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY 2012 년 7 월 19 일 X-ray 이미징을 사용하여 실시간 배터리 작동 관찰 수석 직원 과학자 Mike Toney와 박사 후 요한나 넬슨 SLAC의 스탠포드 싱크로트론 방사선 광원, 나노를 복용하는 강력한 장치에서 전송 X 선 현미경 검사 — 님의 사진 Matt Beardsley
리튬-황 배터리의 수명을 개선하고 전기 자동차 용 상용 리튬-황 배터리를 개발하는 새로운 방법을 찾기 위해 SLAC의 과학자들은 실제 작동 배터리의 고출력 X- 선 이미지를 조사하고 있습니다. Tesla Model S에서 Nissan Leaf에 이르는 대부분의 전기 자동차는 충전식 리튬 이온 배터리를 사용합니다.이 기술은 차량 총 비용의 절반 이상을 차지하는 고가의 기술입니다. 유망한 대안 중 하나는 리튬-황 배터리로, 이론적으로 훨씬 낮은 비용으로 5 배 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 그러나 리튬-황 기술에는 큰 단점이 있습니다. 수십 번의 충전 및 방전주기 후에 배터리 작동이 중지됩니다.
https://youtu.be/M789Jfc8q3I
Johanna Nelson은 강력한 X- 선 이미징을 사용하여 언젠가 전기 자동차에 전력을 공급할 수있는 유망한 기술인 리튬-황 배터리를 연구합니다. SLAC와 스탠포드 대학의 과학자들과 함께 넬슨은 리튬 황 배터리의 최초 실시간 이미징 인 개별 황 입자의 현미경 사진을 찍었습니다. 표준 전자 현미경을 사용한 이전의 연구는 사이클링 후 음극에서 다량의 황이 사라져서 배터리가 죽는 것으로 나타났습니다. 그러나 Nelson의 팀은 황 입자가 대부분 그대로 남아 있음을 보여주었습니다. 그들의 결과는 과학자들이 전기 자동차 용 상용 리튬-황 배터리를 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.
스탠포드 대학교 SLAC National Accelerator Laboratory의 박사후 연구원 인 Johanna Nelson은“리튬-황 배터리의 수명은 매우 짧다”고 말했다. "일반적으로 수십주기 후 배터리가 방전되므로 10 년 또는 20 년 수명 동안 수천주기를 요구하는 전기 자동차에는 적합하지 않습니다." 일반적인 리튬-황 배터리는 전도성 유체 또는 전해질로 둘러싸인 리튬 금속 양극과 황-탄소 음극의 두 전극으로 구성됩니다. 여러 연구에서 배터리의 짧은 사이클 수명이 황의 음극을 고갈시키는 화학 반응에 의한 것으로 나타났습니다. 그러나 넬슨과 동료들의 최근 연구는 이전 실험의 타당성에 대해 의문을 제기하고 있습니다. Stanford-SLAC 팀은 실제 작동 배터리의 고출력 X- 선 이미징을 사용하여 캐소드의 황 입자가 방전 중에도 그대로 남아 있음을 발견했습니다. JACS ( Journal of the American Chemical Society )에 발표 된 결과는 과학자들이 전기 자동차 용 상용 리튬-황 배터리를 개발하는 새로운 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. JACS 의 수석 저자 인 넬슨은“이전 실험에 따르면 배터리가 방전 될 때 음극에서 황 입자가 완전히 사라질 것으로 예상했다”고 말했다. 연구 . “대신, 우리는 이전 연구에서 발견 된 것과 정확히 반대 인 입자 크기의 무시할만한 변화만을 보았습니다.” Nelson과 동료들은 SLAC에서 두 가지 강력한 이미징 기술인 X- 선 회절 및 투과 X- 선 현미경을 사용하여 실험을 수행했습니다. X-ray 현미경을 통해 연구원들은 방전 전, 도중 및 후에 개별 황 입자의 나노 크기 스냅 샷을 찍을 수있었습니다. 이는 작동중인 리튬-황 배터리의 최초 실시간 영상입니다. 넬슨은“고해상도 이미징을 수행하는 표준 방법은 배터리가 부분적으로 방전 된 후 전자 현미경을 이용하는 것이다. 그러나 전자는 금속과 플라스틱을 잘 관통하지 못합니다. SLAC의 X-ray 현미경을 사용하면 실제로 배터리가 작동하는 동안 일어나는 변화를 볼 수 있습니다.”
성가신 폴리 설파이드
리튬-황 배터리에서, 방전 중 애노드 내의 리튬 이온이 캐소드에서 황 입자와 반응 할 때 전류가 발생한다. 이 화학 반응의 부산물은 리튬 폴리 설파이드로 알려진 화합물입니다. 폴리 설파이드가 전해질 내로 누출되어 리튬 금속 애노드와 영구적으로 결합 할 때 문제가 발생할 수있다. 넬슨은“이런 일이 발생하면 폴리 설파이드의 모든 황 물질이 손실된다. “재활용되지 않습니다. 배터리가 방전 될 때마다 활성 황 물질을 잃고 싶지 않습니다. 여러 번 순환 할 수있는 배터리를 원합니다.” 이전의 실험은 또한 방전 단계 동안 이황화 규소 (Li2S) 결정의 형성을 보여 주었다. 넬슨은“Crystalline Li2S와 폴리 설파이드는 전자와 리튬 이온의 전도를 막는 박막을 형성 할 수있다. "필름은 배터리를 죽일 수있는 절연 층의 역할을합니다." 전자 현미경을 사용한 여러 연구에서 폴리 설파이드 및 결정질 Li2S로 코팅 된 전극과 황이 고갈 된 음극의 이미지가 생성되었습니다. 이러한 이미지를 통해 연구원들은 많은 황이 화학적으로 Li2S- 폴리 설파이드 시트로 변형되어 배터리 작동을 방해한다고 결론 내렸다.
결함 발견
그러나 넬슨과 그녀의 동료들에 따르면, 이전의 연구 중 일부는 결함이있었습니다. 넬슨은“그들이 사용하고있는 접근 방식은 잘못되었다”고 말했다. “일반적으로 배터리를 순환시키고 분해하여 전해질을 씻어 낸 다음 X- 선 회절 또는 전자 현미경으로 분석합니다. 그러나 그렇게하면 음극에 느슨하게 갇힌 모든 폴리 설파이드도 씻어냅니다. 따라서 음극을 이미징 할 때 황 종이 전혀 보이지 않습니다.” Stanford-SLAC 팀은 다른 접근 방식을 취했습니다. 연구원들은 SLAC에서 투과 X- 선 현미경을 사용하여 배터리가 방전되는 동안 5 분마다 작은 황 입자의 여러 이미지를 촬영했습니다. 각 입자는 모래 알갱이 크기의 일부였다. 결과는 명확했다 : 모든 입자는 배출주기 내내 기본 형상 및 크기를 유지 하였다. 넬슨은“유황이 완전히 사라지고 전해질에서 폴리 설파이드를 형성 할 것으로 예상했다. “대신 우리는 대부분의 경우 입자가 원래 위치에 남아 있었고 질량이 거의 없다는 것을 알았습니다. 그들은 폴리 설파이드를 형성했지만, 대부분은 황-황 캐소드 근처에 갇혀있었습니다. 우리는 장치가 작동하는 동안 유황 함량을 이미지화 할 수 있기 때문에 배터리를 분해하거나 심지어 중지 할 필요가 없었습니다.” X- 선 회절은 또 다른 놀라운 결과를 가져 왔습니다. 그녀는“이전 실험에 기초하여, 방전주기가 끝날 때 결정질 Li2S가 형성 될 것으로 예상했다”고 말했다. 그러나 우리는 매우 심하게 방전되었으며 결정 상태의 Li2S를 전혀 보지 못했습니다.”
향후 연구
스탠포드 SLAC 연구는 리튬-황 배터리의 성능을 향상시킬 수있는 새로운 연구의 길을 열 수 있다고 SLAC의 스탠포드 싱크로트론 방사선 광원의 재료 과학 부문 책임자 인 마이클 토니 (Michael Toney)는 말했다. Toney는“우리의 연구는 배터리가 작동하는 동안 배터리를 연구하기 위해 고전력 X-ray 기술의 중요성을 보여줍니다. "엔지니어링의 관점에서, 표준 전자 현미경에 의존하여 재료의 충실도를 테스트하면기만적인 결과를 얻을 수 있습니다." 여러 연구소에서 음극에 폴리 설파이드를 포획하는 새로운 방법을 찾고 있습니다. 새로운 전해질 및 황으로 코팅 된 탄소 나노 튜브를 포함하여 다양한 기술이 가능성을 보여 주었다. 그러나 폴리 설파이드 문제는 이전 연구에서 제안한 것처럼 어려운 것이 아닐 수도 있습니다. 넬슨은“우리는 극소수의 폴리 설파이드가 전해질로 들어가는 것을 발견했다. “탄소-황 음극은 실제로 예상보다 더 잘 포획되었습니다. 그러나 소량의 폴리 설파이드조차도 10주기 내에 배터리가 고장날 수 있습니다. 과학자들이 배터리의 수명을 향상 시키려면 사실상 모든 폴리 설파이드가 전해질로 누출되는 것을 방지해야합니다. 배터리 내부에서 어떤 일이 일어나고 있는지 알고 싶다면 표준 분석 만 사용할 수는 없습니다. 모든 이야기를 전하는 기술이 필요합니다.” Nelson 외에 JACS 연구의 공동 저자는 SLAC 박사 후 연구원 인 Sumohan Misra와 Stanford 박사 과정 학생 Yuan Yang입니다. 이 연구는 스탠포드 소재 과학 및 부교수 Yi Cui와 SLAC의 광자 과학 교수가 공동 저술했다. 스탠포드 화학 교수 홍지에 (Yongjie Dai); Stanford의 대학원생 Ariel Jackson과 Hailiang Wang; SLAC의 직원 과학자 Joy C. Andrews. 이 연구는 에너지 부, 국방부와 스탠포드 대학원 원정대에 의해 지원되었다. SLAC는 DOE를 위해 Stanford가 운영하는 국립 연구소입니다. 이 연구는 재료에 대한 스탠포드 연구소 에너지 과학, 스탠포드 - SLAC 연구 제휴와 협력하여 실시 하였다. 이미지 : 매트 비어 즐리
https://scitechdaily.com/using-x-ray-imaging-to-help-improve-lithium-sulfur-battery-technology/
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
.물 샌드위치의 양자 불안정화 – 고전 물리 법칙 분석
주제 : KAUST나노 기술양자 역학물 작성자 : KING ABDULLAH UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY (KAUST) 2019 년 11 월 3 일 물 샌드위치 분자 분해능 핀 포인트에서 소수성 표면 사이의 힘을 측정하면 물의 수소 원자의 양자 특성이 소수성 상호 작용에 기여한다는 것을 알 수 있습니다. 크레딧 : 2019 KAUST; 자비에르 피타
두 개의 소수성 표면 사이에 얇은 물 층이 압착되면 고전 물리학의 법칙이 무너집니다. 수련 잎의 왁스 표면에서 나오는 빗방울에서부터 담수화 막의 효율성에 이르기까지, 물 분자와 발수성 "소수성"표면 사이의 상호 작용은 우리 주변에 있습니다. KAUST 연구진은 두 개의 소수성 표면 사이에 얇은 수층이 끼워지면 상호 작용이 더욱 흥미로워 진다고 밝혔다. 1980 년대 초, 연구원들은 두 개의 소수성 표면이 천천히 물에 모일 때 예상치 못한 효과를 발견했습니다. KAUST의 물 담수화 및 재사용 센터의 Himanshu Mishra는“어느 시점에서 두 개의 표면이 갑자기 접촉하여 두 개의 자석이 모이는 것처럼 갑자기 접촉하게됩니다. Mishra의 실험실은 농업에서의 물 소비 감소에서 개별 물 분자의 특성에 이르기까지 모든 길이의 물에서 물을 조사합니다. 직장에서 박사 후 부처님 Shrestha Buddha
Shreshtha는 10 개의 탄소 원자를 포함하는 퍼플 루오로 카본으로 마감 된 매우 매끄러운 표면을 가진 실리카 디스크를로드합니다. 크레딧 : © 2019 KAUST
연구원들은 분자 수준에서 현상을 설명 할 수 없었기 때문에 2016 년에 Mishra는이 주제에 관한 KAUST 회의를 조직했습니다. 그는“우리는 소수의 표면 힘에 대한 이해에 대한 논쟁을 이끌어내는 분야의 리더들 (실험가들과 이론가들)을 모았다”고 말했다. 도전 과제의 일부는 소수성 상호 작용이 물에 고유하다는 것입니다. Mishra 실험실의 박사 후 연구원 인 Buddha Shrestha는“다른 액체를 통한 통찰력을 얻거나 조용 매를 물에 첨가하는 것은 불가능합니다. 표면력 장치
표면력 장치는 표면이 단단히 고정 된 제 2 표면을 향하여 초 저속으로 접근하거나 후퇴하게한다. 접촉시 표면을 분리하여 접착력을 측정합니다. 삽입 된 부분은 물-퍼플 루오로 카본 계면을 나타낸다. 크레딧 : © 2019 KAUST;자비에르 피타
회의에서 영감을 받아 Mishra는 일반 물과“무거운 물”을 비교하는 아이디어를 내놓았습니다. 여기서 수소 원자는 중수소라고하는 더 무거운 수소 동위 원소로 대체됩니다. "우리의 표면력 측정 결과 인력은 D 2 O 보다 H 2 O 에서 항상 약 10 % 높았다 "고 Ph.D. Sreekiran Pillai는 말합니다. Mishra의 실험실에서 학생. 샌디에고 대학교 (University of California San Diego)에서 Tod Pascal과 협력하면서 팀은 설명을했습니다.
표면력 장치 광 간섭 이 표면력 장치는 빛의 간섭을 이용하여 0.1 나노 미터의 정확도로 매우 부드러운 표면 사이의 거리를 분석합니다. 크레딧 : © 2019 KAUST
물체가 작을수록 고전 물리 법칙에 의해 덜 엄격하게 지배되며 양자 효과에 더 많이 영향을받습니다. 작은 수소 원자 는 양자 물체입니다. 때로는 입자처럼 행동하며 때로는 파도와 비슷합니다. 수소보다 두 배 무거운 중수소는 양자 효과에 덜 영향을받습니다. 결과적으로 두 개의 소수성 표면 사이에 압착되어 물 분자 사이의 수소 결합이 끊어지면 D 2 O가 H 2 O 보다 불안정화되지 않습니다 . 이 발견은 실질적인 영향을 미칠 수 있다고 Mishra는 말했다. 예를 들어, 이러한 발견은 분자 분리를위한 나노 유체 플랫폼의 개발에 도움이 될 수 있습니다.” 미샤 리서치 그룹 Buddha Shreshtha (왼쪽)와 Sreekiran Pillai (오른쪽)는 Himanshu Mishra가 관찰 한 것처럼 표면력 장치의 광학을 미세 조정합니다. 크레딧 : © 2019 KAUST Max Planck Polymer Research Institute의 이사 인 Mischa Bonn 교수는“이것은 물에서 양자 핵 효과가 나노 규모에 어떻게 실질적으로 영향을 미치는지를 보여주는 매우 인상적인 연구이다. "결과는 여전히 기본적인 수준에서 물에 대해 배울 것이 많지만, 예를 들어 물 정화 및 담수화에 사용되는 나노 포어에서 나노 규모로 한정된 물과 직접적인 관련이 있음을 보여줍니다."
참고 문헌 :“불소 수성 나노 confinement에서의 핵 양자 효과”Buddha Ratna Shrestha, Sreekiran Pillai, Adriano Santana, Stephen H. Donaldson Jr., Tod A. Pascal 및 Himanshu Mishra, 2019 년 7 월 31 일, Journal of Physical Chemistry Letters . DOI : 10.1021 / acs.jpclett.9b01835
.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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