시간 결정과 위상 초전도체 병합
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.시간 결정과 위상 초전도체 병합
Anna Demming, Phys.org 크레딧 : CC0 Public Domain 2020 년 2 월 12 일 기능
“ 캘리포니아 공과 대학 (Caltech)의 연구원 인 Jason Alicea 는“시간 결정을 사용하여 위상 초전도체에 전력 을 공급하면 부품의 총합보다 더 많은 것을 얻을 수있다 . 위상 상태의 발견은 스핀 트로닉스 및 양자 컴퓨팅의 잠재적 인 기술 적용과 함께 새로운 응축 물질 및 양자 물리학을 밝혀내는 많은 연구를 불러 왔습니다. 마찬가지로, 2000 년대 후반에 위상 절연체를 처음 관찰 한 후, 시간 결정의 개념이 등장하여 정확한 시간 기록 및 양자 기술에 이용 될 수있는 새로운 물리학을 탐구하기위한 또 다른 새로운 경기장을 소개했습니다. 이제 Alicea, 이스라엘의 와이즈만 연구소의 보고서에서 또한 캘리포니아 공과 대학, 다윗 Mross에서 아론 츄, 함께 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters) 두 현상을 병합 시스템의 이론적 연구. Alicea는“시간 결정 성과 위상 물리학 간의 얽힘은 내결함성 양자 컴퓨팅을 위해 추구되고있는 여기에 흥미로운 왜곡을 일으킨다. 토폴로지 자료 란 무엇입니까? 연구자들은 이러한 시스템에서 우연히 불행한 사고를 겪었으며, Chew and Mross는 지난 10 년에서 20 년 동안 결실을 맺은 전체 재료 계열의 한 종류 인 위상 초전도체를 연구하고있었습니다. 토폴로지 재료의 이론은 부드러운 변형에서 변하지 않는 토폴로지 (도넛 또는 구 모양 등) 속성의 개념을 기반으로합니다. 이러한 부드러운 변형의 전형적인 예는 도넛을 커피 컵으로 변형시키는 것입니다. 구체는 구멍이나 손잡이를 자르지 않고 도넛이나 커피 컵으로 변형 할 수 없으므로 변형이 더 이상 부드럽게 이루어지지 않습니다. 위상 절연체에서, 전자파 기능과 관련된 특성은 위상 적으로 변하지 않는다. 그것들을 흥미롭게 만드는 것은 위상 절연체와 일반 절연체 사이의 인터페이스입니다. 이 경계를 넘어 서면, 파동 함수는 입자 수 보존 및 시간 역전 대칭에 의해 대칭으로 보호되는 경계에서 에지 또는 표면 상태를 유도 할 수있는 변화를 겪어야하며 , 이는 특히 섭동에 강하다. 이것은 예를 들어 더 단단한 큐 비트를 허용 할 수 있습니다.
Aaron Chew (왼쪽) 및 David Mross (오른쪽). 크레딧 : Jason Alicea
2007 년에 2-D 토폴로지 절연체를 처음 관찰 한 이후, 고유 한 스핀-궤도 커플 링이 자기장뿐만 아니라 토폴로지 초전도체, 광 자기 및 자기 유사체를 대신하는 3-D 토폴로지 상태가 밝혀졌다. 그 후 카탈로그는 자연에서 거의 보편적 인 토폴로지 물질을 드러내는 것으로 나타났다. 이 분야의 비옥 한 다산은 David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane 및 J. Michael Kosterlitz에게 2016 년 노벨 물리학상을 수상했습니다. "토폴로지 위상 전이와 물질의 위상 단계에 대한 이론적 발견으로"
시간 결정이란 무엇입니까?
2012 년 경, 기존 결정에서 공간에서 관찰되는 것과 동일한 시간주기를 갖는 시스템의 고려는 시간 결정에 대한 관심을 불러 일으켰습니다. "물리학 자들이 지난 몇 년 동안 거의 많은 것을 배운 물질 단계 "라고 Alicea는 Phys.org에 말합니다. 통상적 인 결정에서, 연속 병진 대칭은 가장 낮은 에너지 상태에서 끊어지고, 이산적인 주기적 대칭을 초래한다. 시간을 시공간의 네 번째 좌표로 볼 때 시간에 따라 대칭이 깨지는 것을 보는 것이 당연합니다. 그러나,이 대칭 파괴에 의해 단순히 시간 결정을 정의하는 것은 에너지 "시간 결정"이라는 의미를 무의미하게 만들 수있는 몇 가지 사소한 시스템에서의 진동뿐만 아니라 에너지 측면에서 모호성에 대한 문제를 야기한다. 최근 미국 하버드와 스탠포드 대학교의 Vedika Khemani, 독일의 Max-Planck-Institut의 독일의 Physic komplexer System의 Roderich Moessner, 미국의 Princeton의 Shivaji Sondhi의 리뷰에 따르면, 결정이 더 제한되었습니다. 이 용어는 번역 시간 대칭 파괴로 물질의 위상을 정의하기 위해 초기 조건에 대한 추가 요구 사항을 충족시키는 무조건 긴 시간에 걸쳐 무의미한 시간 의존성을 갖는 로컬 경계의 Hamiltonian 시스템에만 적용됩니다. 이로 인해 다수의 지역화되고 주기적으로 구동되는 소위 Floquet 시스템에 크리스탈을 만들 수있는 Hamiltonian 시스템이 제한됩니다.
이 둘을 연결하는 것은 무엇입니까?
Chew와 Mross는 위상 적으로 정렬 된 위상에 존재할 수있는 "비 Abelian Anyons"에 특히 관심이있었습니다. anyon은 엄격하게 fermion이나 boson이 아닌 입자이며, 비 Abelian은 순서에 따라 다른 결과를 초래하는 동작으로 설명 할 수있는 동작을 나타냅니다. "비 정류"연산의 전형적인 예는 한 축을 중심으로 90도 회전 한 다음 수직 축일 수 있습니다. 초전도 시스템에서, 준 입자는 1937 년에 토레 마조 나 (Ettore Majorana)에 의해 처음 가정 된 자체 입자 인 페르마 온의 일종 인 마조 나 페르미온 (Maginaana fermions)으로 알려져있다. 갇힌 양자 입자를 기반으로 한 것보다 훨씬 안정적인 큐 비트를 가진 토폴로지 양자 컴퓨터의 anyon 빌딩 블록. Chew와 Mross는 2D 위상 적으로 정렬 된 단계에서 비 Abelian 결함과 엄격하게 1D Fermion 시스템에서 발생할 수있는 결함을 연결하는 방법을 조사하고있었습니다. Alicea는 이번 연구를 통해 토폴로지 초전도체를 제어 가능한 자기 자유도에 결합하여 위상을 향상시킬 수 있음을 발견했다고 설명했다. "그런 다음 우리는 이러한 자기 자유도를 시간 결정으로 바꾸어 토폴로지 초전도성이 놀라운 방식으로 반응한다는 것을 알았습니다"라고 Alicea는 말합니다.
시간 결정 토폴로지
초전도체 최근의 연구에서 Alicea, Chew 및 Mross는 1D 토폴로지 초전도체 에서 Cooper 전자 쌍 을 시간 결정 성 Ising 스핀에 결합시키는 것을 고려합니다 . 여기서 Ising 스핀은 각 기간 후에 플립됩니다. Ising 스핀이 원래 상태에 도달하는 데는 두 가지 기간이 걸리므로주기가 두 배인 시간 결정 성 Ising 스핀으로 간주됩니다. Majorana 엔드 모드를 호스팅하는 1-D 자유 페름 (free-fermion) 토폴로지 초전도체가 주기적으로 구동되는 경우, 구동 주파수의 절반과 관련된 에너지를 전달하는 "Floquet Majorana 모드"가 나타납니다. 시간 결정형 위상 초전도체의 분석에서 얻은 관찰 중 하나에서 Alicea, Chew 및 Mross는 "Floquet Majorana 모드"에서 주기성이 4 배로 증가했습니다. 또한 이러한 시스템을 구현하고 탐지하기위한 실험 계획을 제안합니다. Alicea는“토폴로지 물리학과 얽히는 자기 자유도를 제어함으로써 유용한 양자 연산을 생성하는 것을 상상하고있다. 또는 아마도 시간 결정을 이용하여 특정 잡음 채널을 억제 할 수있다. 향후 연구는 이러한 시스템이 2D 및 3D 재료에서도 발생할 수 있는지 조사 할 수 있습니다. 앨리스 사는“그러나 시간 결정의 존재는 1D 외부의 미묘한 주제이다. "우리의 1D 시간 결정형 위상 초전도체의 고차원 유사체를 실현할 수 있는지 여부를 묻는 것은 여전히 흥미 롭다. 그것들은 유한 한 시간 동안 만 살 수 있지만 그 시간은 새로운 물리학을 관찰하기에는 충분히 길 수있다."
더 탐색 Jackiw-Rebbi 제로 모드 : 비 Majorana 시스템에서 비 Abelian 꼬기 구현 추가 정보 : Aaron Chew et al. 시간 결정 토폴로지 초전도체 물리적 검토 서한 (2020). journals.aps.org/prl/accepted/… 2600efeed0fb1530ecd4 , arxiv.org/abs/1907.12570 저널 정보 : 실제 검토 서한
https://phys.org/news/2020-02-crystals-topological-superconductors-merge.html
.유연한 전자 기기를 위해 레이저로 유도 된 그래 핀 수축
라이스 대학교 Mike Williams 과학자들은 주사 전자 현미경에 장착 된 작은 레이저로 만든 레이저 유도 그래 핀의 형성을 기록했습니다. 크레딧 : Tour Group / Rice University
레이저 유도 그래 핀 (LIG)을 만들기 위해 큰 레이저가 필요하지 않습니다. 라이스 대학교, 테네시 대학교, 녹스빌 (UT 녹스빌) 및 오크 리지 국립 연구소 (ORNL)의 과학자들은 매우 작은 가시 광선을 사용하여 거품 형태의 탄소를 미세한 패턴으로 태우고 있습니다. 라이스 화학자 제임스 투어 (James Tour) 연구소는 2014 년에 일반적인 폴리머를 그래 핀으로 변환하는 독창적 인 방법을 발견했으며 테네시 / ORNL 재료 과학자 인 필립 랙 (Philip Rack)은 스캐닝 에서 LIG의 작은 흔적을 만들면서 전도성 재료 형태를 볼 수 있다고 밝혔다. 전자 현미경 (SEM). American Chemical Society의 ACS Applied Materials & Interfaces에 자세히 설명 된 변경된 프로세스 는 매크로 버전보다 60 % 이상 작고 이전 적외선 레이저로 달성 한 것보다 거의 10 배 더 작은 특징을 가진 LIG를 만듭니다. 저전력 레이저는 또한 공정 비용을 낮추게된다고 Tour는 말했다. 이로 인해 유연한 전자 장치 및 센서가보다 상업적으로 생산 될 수 있습니다. "전자 응용 분야의 핵심은 더 작은 구조물을 만들어 더 높은 밀도 또는 단위 면적당 더 많은 장치를 가질 수 있도록하는 것"이라고 Tour는 말했다. "이 방법을 사용하면 이전보다 10 배 더 밀도가 높은 구조물을 만들 수 있습니다."
https://youtu.be/nwVdjBMlcdw
이 개념을 입증하기 위해 실험실에서는 육안으로 볼 수없고 상용 폴리머 인 폴리이 미드로 직접 제작 된 유연한 습도 센서를 만들었습니다. 이 장치는 250 밀리 초의 응답 시간으로 사람의 호흡을 감지 할 수있었습니다. "이것은 대부분의 상업용 습도 센서의 샘플링 속도보다 훨씬 빠르며 호흡으로 인해 발생할 수있는 빠른 국소 습도 변화를 모니터링 할 수 있습니다"라고 라이스 박사 후 연구원 인 Michael Stanford는 말했습니다. Rice University와 Oak Ridge National Laboratory의 과학자들은 주사 전자 현미경에 장착 된 작은 레이저를 사용하여 폴리머에 점과 미량의 전도성 그래 핀을 형성했습니다.
이 기술은 매크로 버전보다 60 % 이상 작고 적외선 레이저로 얻을 수있는 것보다 거의 10 배 작은 기능을 가진 레이저 유도 그래 핀을 만듭니다. 크레딧 : Tour Group / Rice University
더 작은 레이저는 스펙트럼의 청자색 부분에서 405 나노 미터의 파장에서 빛을 펌핑합니다. 이것들은 Tour Group과 전세계의 다른 사람들이 플라스틱, 종이, 목재, 심지어 음식에 그래 핀을 태우는 데 사용하는 산업용 레이저보다 덜 강력합니다. SEM에 장착 된 레이저 는 폴리머의 상위 5 미크론 만 태워 12 미크론의 작은 그래 핀 특성을 기록합니다. (인간의 모발의 너비는 30 ~ 100 미크론입니다.) ORNL과 직접 협력하여 Stanford는 국립 연구소의 첨단 장비를 활용할 수있었습니다. 투어는“이러한 노력이 가능 해졌다”고 말했다. 주사 전자 현미경 이미지는 폴리이 미드 필름상의 2 개의 미량의 레이저-유도 된 그래 핀을 보여준다. 현미경에 장착 된 레이저를 사용하여 패턴을 필름에 연소시켰다.
이 기술은 플렉서블 전자 장치의 개발에 대한 가능성을 보여줍니다. 크레딧 : Tour Group / Rice University
스탠포드는“ORNL에서 박사 학위를 많이 받았기 때문에 훌륭한 시설과 과학자들, 그리고 그들이 우리 프로젝트를 어떻게 도울 수 있는지 알고있었습니다. "우리가 만들고있는 LIG 기능은 너무 작아서 패턴을 올릴 것인지 나중에 현미경에서 검색 할 수 없는지 알 수 없었습니다." 쓰레기와 음식물 쓰레기를 즉시 귀중한 재료로 바꾸는 플래시 그래 핀을 최근 소개 한 투어는 새로운 LIG 공정이 전자 회로를 의류와 같은 유연한 기판에 쓰는 새로운 길을 제공한다고 말했다. "플래시 공정은 수많은 그래 핀을 생산하지만 LIG 공정은 그래 핀 을 표면에 정밀한 전자 응용 분야를 위해 직접 합성 할 수있게 한다"고 Tour는 말했다.
더 탐색 과학자들은 음식, 종이, 천, 판지에 패턴 화 된 그래 핀을 만듭니다. 추가 정보 : Michael G. Stanford et al, High-Resolution Laser-Induced Graphene. 눈에 띄는 한계를 넘어 유연한 전자 장치, ACS 응용 재료 및 인터페이스 (2020). DOI : 10.1021 / acsami.0c01377 저널 정보 : ACS 응용 재료 및 인터페이스 라이스 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-02-laser-induced-graphene-flexible-electronics.html
.조류 팀 명단은 ID '슈퍼 산호'를 도울 수 있습니다
라이스 대학교 제이드 보이드 라이스 대학교의 Lauren Howe-Kerr (왼쪽)와 Adrienne Correa는 연구팀의 일원으로 산호초가 서식하는 공생 조류 팀을 조사함으로써 산호가 기후 변화의 스트레스를 얼마나 잘 견디는 지 예측할 수 있음을 발견했습니다. 크레딧 : Brandon Martin / Rice University 2020 년 2 월 12 일
미국과 호주의 연구원들은 제한된 양의 기후 변화를 견딜 수있는 "슈퍼 산호초"를 식별 할 수있는 잠재적 도구를 발견했습니다. 라이스 대학의 해양 생물 학자 이자 글로벌 변화 저널에 새로 발표 된 연구의 공동 저자 인 베테랑 리프 연구원 인 Adrienne Correa는“우리는 조류 팀 특성을 사용하여 보존 또는 복원에 초점을 맞추기 위해 산호 식민지를 식별 할 수있다”고 말했다. 생물학 . "이것은 충분하지 않습니다. 이산화탄소 배출을 제한하지 않으면 산호초 를 구하는 것만으로는 충분하지 않지만 흥미 진진합니다." 이 연구에서 AIMS (Australian Institute of Marine Science)의 해양 생물 학자들은 그레이트 배리어 리프 (Great Barrier Reef)에서 산호를 모으고 별도의 제어 탱크를 사용하여 해수면 상승, 산도 증가 및 박테리아 해충 노출에 얼마나 잘 반응하는지 비교했습니다. 산호 내부의 공생 조류를 살펴보면 흥미로운 역 동성이 드러났습니다 . 조류 그룹이 더 비슷한 산호는 스트레스를받을 때 더 잘 생존했습니다 . 라이스 대학원생 겸 연구 책임자 Lauren Howe-Kerr는“이 프로젝트의 독특한 점은 우리가이 식민지에서 산호 스트레스 내성과 관련하여 공생 조류의 전체 커뮤니티를 조사했다는 것입니다. 하우 커 박사의 코레아 박사는“다음 시즌이 어떻게 진행 될지 예측할 때 스포츠 팀의 모든 선수들을 한 눈에 보는 것과 같다”고 말했다. 라이스의 생명 과학 고문 및 조교수. "개인의 재능이 중요하지만, 재능이있는 팀도 중요합니다." Howe-Kerr는 Queensland Townsville의 AIMS에서 2016 학부 해외 학기 동안 연구를 시작했습니다. 다른 사람들은 실험 스트레스에 대한 산호의 저항 진화에 대해 조사했지만, 그녀는 dinoflagellates라는 조류의 단세포 파트너에 초점을 맞췄습니다. dinoflagellates는 산호 내부의 보호 된 삶과 교환하여 햇빛을 음식으로 바꾸어 호스트에게 먹이를줍니다. 또한 암초에서 볼 수있는 생생한 색상을 전달합니다. 단일 산호 식민지에는 여러 종의 디노 플라 겔 레이트가 서식 할 수 있습니다. 그리고 현미경에서 동일하게 보일 수 있지만 DNA 분석으로 그룹 간의 차이를 감지 할 수 있습니다.
연구원들은 dinoflagellate symbiont 다양성과 기후 스트레스 요인에 대한 산호 숙주 내 성과의 관계를 조사했습니다. 최악의 성능을 자랑하는 산호 식민지들은 주변 조건에서 최고 성능의 산호 (보다 화려한 색의 바)에 비해 다양한 심 비오틴 공동체 (보다 화려한 색의 바)를 가지고있었습니다. 스트레스 처리에 노출 된 후에도 최악의 산호 식민지가 더욱 다양해졌으며 (화살표), 최고 성능의 식민지는 균일 한 상태를 유지했습니다 (화살표 없음). 크레딧 : Janavi Mahimtura Folmsbee의 그림
그래픽 에서 글로벌 변경 생물학 연구 하우 - 커, 코레아와 쌀의 베네딕트 Bachelot 및 AIMS의 선 베이를 포함한 공동 저자는, 산호 스트레스 반응을 예측하기 위해 사용하는 방법 공생 사회 다양성을 보여 주었다. "과거에는 많은 연구에서 산호 식민지에 추가적인 스트레스 내성을 제공하는 특정 유형의 '구원자'symbionts를 찾았습니다."라고 Correa는 말했습니다. "Lauren은 미생물 반응 또는이 dinoflagellates의 공생 커뮤니티가 스트레스 반응과 전체적으로 어떻게 관련되는지 살펴볼 훌륭한 아이디어를 가지고있었습니다." 코레아는 이번 연구는 심비오트가 팀으로서 얼마나 잘 협력하는지 직접 테스트하지 않았다고 말했다. "다음 단계이지만이 연구에서는 각 팀의 선수 또는 종의 명단 만 알 수 있습니다." "우리는 실적이 저조한 산호를위한 팀 명단에 최고의 공연자를위한 명단보다 더 다양한 심비안 커뮤니티가 포함되어 있다는 것을 알고 있습니다. 이는 특정 공생 자 또는 플레이어의 정체성이 유일한 중요한 요소는 아니라는 것을 알려줍니다." 이 연구에서 산호는 AIMS National Sea Simulator의 유수 해수 탱크에서 10 일 동안 스트레스 테스트를 받았다. 독립적으로 통제되는 탱크에서, 각 식민지의 조각은 인간이 야기한 기후 변화의 결과로 발생하는 스트레스 산호의 종류에 노출되었습니다. 한 세트의 탱크에서 온도는 섭씨 27도에서 30 도로 점차 화씨 80.6에서 86 도로 증가했습니다. 다른 한편으로, 해수에 용해 된 이산화탄소를 첨가하여 해양 산성화를 시뮬레이션 하였다. 이 탱크의 pH는 10 일간의 테스트 동안 8.0에서 7.8로 점차 떨어졌습니다. 세 번째 탱크 그룹은 산호초의 박테리아 병원체로 인한 스트레스를 시뮬레이션했습니다. 네 번째 탱크 세트의 산호는 동시에 세 가지 스트레스에 모두 노출되었으며 실험에는 산호에 스트레스가없는 다섯 번째 탱크 그룹 인 컨트롤도 포함되었습니다. Howe-Kerr는 두 그룹의 산호에서 dinoflagellate symbionts의 공동 구조를 비교했다 : 스트레스에 가장 잘 반응 한 4 개의 식민지와 최악의 반응에 4 개의 식민지. "최고 성능의 산호에서, 우리는 그들이 경험 한 스트레스에 관계없이 거의 변화가없는보다 제한된 공동체를 보았습니다." 그녀가 말했다. "반면 스트레스 상태에서 열악한 성과를 거둔 식민지에는 지역 사회의 특성이 다양했습니다. 스트레스를 경험하지 않은 컨트롤에서도이를 확인할 수 있습니다." 결과는 최고의 연주자에서 symbiont 커뮤니티가 좋은 조건과 스트레스를 받고 산호 호스트와 잘 협력하고 있음을 시사합니다. 최악의 수행자에서 패턴의 다양성은 대신 일부 산호초가 미생물 군집을 잘 제어하지 못하고 스트레스를 받으면 dinoflagellate 팀이 건초 더미에 갈 수 있음을 나타냅니다.
https://youtu.be/_dsmdhIfthU
Correa는 결과가 산호 symbiont microbiome이 Leo Tolstoy의 1878 년 소설 "Anna Karenina"의 첫 문장에 의해 묘사 된 과학적 패러다임 인 "Anna Karenina 원리"에 종속되어 있다고 제안했다. "자신의 방식으로." 톨스토이는 과학자가 아니었지만, 인간 가족 역학에 대한 그의 통찰력은 너무나 까다로워서 과학자들은 복잡한 시스템에서 성공과 실패에 대한 일반적인 개념으로 그것을 수정했습니다. 많은 요소에 의존하고 성공하기 위해 각 요소가 중요한 위치에있는 복잡한 사업에서, 원칙은 어떤 요소에서든 단일 결함이 실패를 초래할 수 있음을 의미합니다. 그러나 실패 할 방법이 너무 많기 때문에 두 가지 실패가 동일하게 발생하지 않습니다. 반면에 성공은 똑같이 보이는 경향이 있습니다. 각각은 중대한 실패가없는 경우이기 때문입니다. 이 원칙은 통계, 경제, 의학, 생태 등에 적용되었지만 Correa는 이것이 산호 -dinoflagellate 미생물 연구에 대한 첫 번째 응용이라고 말했다 . Howe-Kerr는 탱크 기반 실험 결과가 산호초에 스트레스를받는 산호에도 적용될 수 있을지 기대하고 있다고 말했다. "지난 2 년 동안, 우리는 프랑스 령 폴리네시아의 Mo'orea에서 샘플링 노력에 참여해 왔으며, 이곳 에서 섬 전체에 개별 산호 식민지를 태그했습니다 ." "지난 여름에 거기에 있었을 때, 거대한 표백 사건이있었습니다. 우리가 이전 몇 년 동안 이미 샘플링 한 거의 모든 식민지들이 표백되었습니다." 산호 표백은 산호가 극심한 스트레스에 반응하여 그들의 dinoflagellate 파트너를 방출 할 때 발생합니다. 지난 40 년 동안 해수 온도가 상승함에 따라 산호 표백은 점점 일반화되었습니다. 일부 산호는 표백에서 살아남지 만 대부분은 그렇지 않습니다. Howe-Kerr는“우리가 이미 수행 한 작업 덕분에 섬 주변의 대규모 탱크 테스트 결과를 테스트 할 수있는 기회가있다”고 말했다. "우리는 그들의 공생 공동체의 이전 구성에 기초하여 어떤 산호가 표백 사건에서 살아남 았는지 예측할 수 있는지 알고 싶다."
더 탐색 미세 조류와 산호의 파트너십은 스트레스가 많은 시간에 도움이되지만 트레이드 오프가 있습니다 추가 정보 : Lauren I. Howe-Kerr et al., Symbiont 커뮤니티 다양성은 스트레스에 잘 반응하지 않는 산호에서 더 다양합니다 ( Global Change Biology (2020)). DOI : 10.1111 / gcb.14999 저널 정보 : Global Change Biology 라이스 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-02-algae-team-rosters-id-super.html
.알려진 층 자성 물질 중에서 가장 높은 전자 이동도를 갖는 새로운 물질
에 의해 프린스턴 대학 프린스턴에서 제조 된 물질은 공지 된 층상 자성 물질 중에서 가장 높은 전자 이동성을 갖는다. 물질 내부의 전자 인 가돌리늄 트리 텔루 라이드는 산란을 최소화하면서 고속으로 이동할 수 있으며, 내장 전자 장치의 열 방출을 줄입니다. 크레딧 : Shiming Lei. 2020 년 2 월 12 일
모든 요소는 시작부터 시작됩니다. 그것은 그들이 혼자서 또는 함께 할 수있는 것을 알아내는 것의 문제 일뿐입니다. 레슬리 쇼프 (Leslie Schoop)의 실험실에서 최근의 한 연구는 이전에 하나의 재료에 존재하지 않는 것으로 알려진 3 가지 특성을 갖는 층상 화합물을 발견했다. 국제 학제 간 팀과 함께 Schoop, 화학 조교수 및 박사 후 연구원 인 Shiming Lei는 지난주 Science Advances 에 논문을 발표 하여 반 데르 발스 소재 가돌리늄 트리 텔루 라이드 (GdTe3)가 알려진 모든 층 자석 중에서 가장 높은 전자 이동성을 나타냅니다 재료 . 또한, 자기 순서가 있으며, 쉽게 벗겨 질 수 있습니다. 이러한 특성을 결합하면 데이터 저장 및 장치 설계의 발전뿐만 아니라 자기 트위스트 론 장치 및 스핀 트로닉스와 같은 새로운 영역에 대한 유망한 후보가됩니다. Schoop 팀은 초기에 프로젝트를 시작한 직후 2018 년 초에 이러한 독특한 특성을 발견했습니다. 그들의 첫 성공은 GdTe3가 10nm 이하의 초박형 플레이크까지 쉽게 박리 될 수 있음을 입증하는 데있었습니다. 그 결과, 연구팀은 2 년 동안 재료 결정의 순도를 결과를 증폭시키는 역할 만하는 상태로 개선하는 데 2 년을 보냈다. 이 실험실은 이미이 화합물이 이전에 검은 인과 흑연 만 사용했던 범주에 어떻게 적합한 지 탐구하기 위해 많은 샘플을 연구원들에게 선적했습니다. 레이어드 소재에서는 높은 이동성이 거의 없습니다. 측정 할 수있는 양자 진동 또는 "흔들림"으로 설명 된이 연구에 자세히 설명 된 특성은 국가 실험실에서 일반적으로 발견되는 특수 프로브 및 장비없이 관찰 될 정도로 뚜렷합니다. "보통 이러한 진동이 보이면 샘플의 품질에 부분적으로 의존합니다. 우리는 실제로 앉아서 최상의 결정을 가능하게했습니다. 2 년 동안 품질이 향상되어 진동이 더욱 극적으로 바뀌 었습니다. "라고 Schoop은 말했습니다. Schoop은“그러나 첫 번째 샘플은 이미 결정을 내렸음에도 불구하고 우리가 무엇을하고 있는지 정확히 알지 못했지만 이미 샘플을 보여 주었다. Schoop은 "매우 흥미로웠다. 우리가 예상하지 못한이 물질에서 높은 이동 전자의 결과를 보았을 것이다. 물론 우리는 좋은 결과를 기대하고 있었다. 그러나 나는 그것이 극적이지 않을 것으로 예상하지 않았다"고 덧붙였다. . 레이는이 뉴스를 높은 이동성 때문에 "획기적인"것으로 특징 지었다. "이 재료를 2D 반 데르 발스 동물원에 추가하는 것은 새로 발견 된 요리 재료를 추가하는 것과 같으며 새로운 맛과 요리를 가능하게합니다." "먼저 이러한 재료를 꺼내야합니다. 다음은 잠재력을 식별하는 것입니다.이 장치에서 만들 수있는 장치의 기능은 무엇입니까?이 라인을 따라 차세대 재료로 더 향상시킬 수있는 성능은 무엇입니까?" 희토류 삼중 수화물 인 GdTe3는 60,000 cm2V-1s-1 이상의 캐리어 이동성을 가지고 있습니다. 이것은 cm 당 1 볼트의 필드가 재료에 적용되면 전자는 초당 60,000 cm의 순 속도로 이동한다는 것을 의미합니다. 비교해 볼 때, 다른 자성 물질의 이동성은 종종 수백 cm2V-1s-1에 불과합니다. Lei는“이것은 재료 내부의 전자가 최소한의 산란으로 고속으로 이동할 수 있기 때문에 높은 이동성이 중요하다”고 Lei는 말했다. 층이 약한 힘으로 묶여있는 반 데르 발스 (Van der Waals) 재료는 2-D 재료의 모 화합물입니다. 연구원들은 몇 년 전 과학계에서 처음으로 설명 된 차세대 장치 제조 및 twistronics에 사용하기 위해 연구하고 있습니다. twistronics를 사용하면 2 차원 재료의 레이어가 서로 겹치면서 정렬되지 않거나 왜곡됩니다. 결정 격자의 신중한 오정렬은 응용에 새로운 기회를 제공 할 수있는 방식으로 전기적, 광학적, 기계적 특성을 변화시킬 수 있습니다. 또한, 약 15 년 전에 반 데르 발스 재료가 스카치 테이프와 같이 평범한 것을 사용하여 가장 얇은 층으로 벗겨 질 수 있다는 것이 발견되었습니다. 이 계시는 물리학의 많은 새로운 발전을 자극했습니다. 마지막으로, 2-D 물질은 최근에 전자의 스핀이 서로 정렬되는 자기 순서를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어 하드 드라이브와 같은 모든 "얇은"장치는 다양한 효율성을 발휘하는 다양한 방식으로 자기 적으로 주문되는 재료를 기반으로합니다. Schoop은“우리는 전자가 고속도로 에서처럼 완벽하고 매우 쉽고 빠른 속도로 쏘는 곳을 발견했다”고 말했다. "자기 순서가 추가되고 2 차원으로 발전 할 수있는 가능성은이 재료에있어 독창적이었습니다." 이 연구 결과는 불과 2 년 전에 설립 된 Schoop의 젊은 실험실에 대한 강력한 결과입니다. 이들은 NSF가 자금을 지원하는 재료 연구 과학 및 엔지니어링 센터 인 프린스턴 복합 재료 센터 (Princeton Center for Complex Materials)와 공동으로 제작했으며, Nai Phuan Ong, Sanfeng Wu 및 Ali Yazdani는 공동으로 프린스턴 물리학과 교수입니다. GdTe3의 전자 및 자기 특성을 완전히 이해하기 위해이 팀은 박리 시험을 위해 Boston College, Argonne National Laboratory 및 Max Planck Institute for Solid State Research와 협력하여 싱크로 톤 방사선을 사용하여 재료의 전자 구조를 이해했습니다. 더 넓은 관점에서 Schoop이이 연구에 대해 가장 만족 한 것은 "화학 직관"으로, 팀이 GdTe3에 대한 조사를 먼저 시작하게했습니다. 그들은 유망한 결과가있을 것으로 의심했다. 그러나 Schop 교수는 GdTe3가 이들을 매우 빠르고 강조하여 생산한다는 사실은 하나의 징조라고 화학은 고체 물리학 분야에 상당한 기여를했다. Schoop 교수 는“우리는 화학 부서의 한 그룹 이며이 물질이 화학 원리에 기초한 고 이동 전자 에 관심을 가져야한다는 것을 알아 냈다 . 우리는 해밀턴에 기반을 둔 전자의 에너지를 종종 이해하는 물리적 수단에 근거하지 않고 이들 결정에 원자가 어떻게 배열되어 있고 이들이 어떻게 결합되어야하는지에 대해 생각하고 있었다. "그러나 우리는 화학자들처럼 궤도와 같은 것들과 관련하여 그림을 그리는 것과는 훨씬 다른 접근법을 취했습니다."라고 그녀는 말했다. "그리고 우리는이 접근법에 성공했습니다. 흥미 진진한 재료에 대해 생각할 때 독특하고 다른 접근법입니다."
더 탐색 절연체와 도체 사이의 자기 그래 핀 스위치 추가 정보 : Shiming Lei et al., 반 데르 발스의 반 강자성 금속에서의 높은 이동성, Science Advances (2020). DOI : 10.1126 / sciadv.aay6407 저널 정보 : 과학 발전 Princeton University 제공
https://phys.org/news/2020-02-material-highest-electron-mobility-layered.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
참고.
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
http://www.sci-news.com/astronomy/earth-sized-exoplanet-habitable-zone-red-dwarf-toi-700d-07991.html
또 다른 모델은 TOI-700d를 구름이없는 전 지구의 현대 지구 버전으로 묘사합니다. 별빛이 행성의 대기를 통과 할 때 이산화탄소와 질소와 같은 분자와 상호 작용하여 스펙트럼 선 (spectral line)이라고하는 독특한 신호를 생성합니다.”또한 과학자들은 TOI-700d의 20 가지 모델 게시되었습니다 .
버전에 대해 시뮬레이션 된 스펙트럼을 생성했습니다.
.새로운 식각 기술로 반도체 소자 제작 방식을 발전시킬 수있다
조안 코카, 아르곤 국립 연구소 아르곤 화학자 인 Jeff Elam (왼쪽)과 Anil Mane (오른쪽)과 동료들은 마이크로 전자를 개발하고 무어의 법칙을 넘어서는 길을 보여줄 수있는 분자 층 식각을 가지고 있습니다. Matthias Young, Angel Yanguas-Gil, Devika Choudhury 및 Steven Letourneau는 표시되지 않습니다. 크레딧 : Argonne National Laboratory
반도체 장치와 같은 마이크로 일렉트로닉스는 우리가 매일 사용하는 기술의 핵심입니다. 우리가 무어의 법칙의 한계를 뛰어 넘는 시대에 접어 들면서 컴퓨터의 속도와 기능을 향상시키기 위해 각 개별 장치에 더 많은 회로를 계속 포장하는 새로운 방법을 찾아야합니다. 미국 에너지 부 (DOE)의 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory)의 연구원들은 점점 작아 지지만 복잡한 장치를 만들 수있는 새로운 기술을 개발했습니다. 분자 층 에칭 으로 알려진이 기술 은 Chemistry of Materials에 발표 된 새로운 논문에 자세히 설명되어있다 . 마이크로 일렉트로닉스를 더 작게 만들기 위해 제조업체는 더 작은 회로와 더 작은 필름과 3D 구조에 더 많은 회로를 만들어야합니다. 오늘날 이것은 박막 증착 및 에칭 기술을 사용하여 한 번에 한 층씩 막을 성장 또는 제거하는 기술을 사용합니다. "나노 스케일에서 물질을 제어하는 능력은 얇은 층의 재료를 추가하거나 제거하는 데 필요한 도구의 종류에 의해 제한됩니다. MLE (Molecular Layer Etching)는 제조업체와 연구원이 얇은 재료의 방식을 정확하게 제어 할 수있는 도구입니다. 미시 우리 대학교 조교수이자 아르곤 (Argonne)의 박사후 연구원 인 마티아스 영 (Matthias Young)은 말했다. 증착 기술인 분자 층 증착 (MLD)과 함께 MLE을 사용하여 현미경 아키텍처를 설계 할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 ALD (Atomic Layer Deposition) 및 ALE (Atomic Layer Etching)와 유사하며 마이크로 전자 공학을 제조하는 데 가장 일반적으로 적용되는 기술입니다. 그러나 무기 막 만 다루는 원자 층 기술과 달리 MLD와 MLE은 유기 막을 성장시키고 제거하는 데 사용될 수 있습니다. 작동 원리 원칙적으로, MLE 얇은 노출시킴으로써 작동 막을 진공 챔버 내부의 가스의 펄스에 두께 몇 나노 미터 혹은 마이크로 미터. 공정은 진입시 필름의 표면과 반응하는 하나의 가스 (Gas A)로 시작한다. 다음으로, 필름은 제 2 가스 (가스 B)에 노출된다. 이 AB 공정은 필름으로부터 원하는 두께가 제거 될 때까지 반복된다. 연구의 공동 저자 인 아르곤 화학자 제프 엘람은“A와 B의 효과는 필름에서 분자 층을 제거하는 것이다. "이 과정을 반복해서 반복하면 원하는 최종 두께를 얻기 위해 필름 두께를 줄일 수 있습니다." MLD의 주요 측면은 A 및 B 표면 반응이 자기-제한적이라는 것이다. 사용 가능한 모든 반응 표면 부위가 소비 될 때까지만 계속되고 반응은 자연스럽게 종료됩니다. 이 자체 제한 동작은 공정을 더 큰 기판 크기로 비교적 쉽게 확장 할 수 있기 때문에 제조에 매우 유용합니다. 연구원들은 플렉서블 일렉트로닉스에 적용 할 수있는 실리콘 고무와 유사한 유기 물질 인 알루 콘을 사용하여 접근을 테스트했습니다. 실험에서 가스 A는 리튬-함유 염이고, 가스 B는 유기 금속 알루미늄 계 화합물 인 트리메틸 알루미늄 (TMA)이었다. 에칭 공정 동안, 리튬 화합물은 리튬이 표면에 달라 붙어 막의 화학적 결합을 방해하는 방식으로 알루 콘 필름의 표면과 반응 하였다. 그 후, TMA를 도입하여 반응 시켰을 때, 리튬 함유 막층을 제거했다. 리튬은 희생적인 역할을합니다. 화학 결합 을 끊기 위해 표면에 일시적으로 증착 되지만 TMA에 의해 제거됩니다. "이 과정에 의해 레이어에 갈 수있는 레이어 처럼 당신이 원한다면 당신은 모든 물질을 제거 할 수있다"젊은 말했다. 마이크로 일렉트로닉스에서 새로운 문 열기 이 기술을 사용하면 제조업체와 연구원이 나노 구조를 만드는 새로운 방법을 개발할 수 있습니다. 이 공정은 다른 에칭 공정에서 일반적으로 사용되는 화학 물질의 가혹한 성분 인 할로겐이 없기 때문에 사용하기에 더 안전한 옵션 일 수 있습니다. 또한 선택적인 장점이 있습니다. 에칭 기술은 근처의 ALD 층에 영향을 미치지 않으면 서 MLD 층을 선택적으로 제거 할 수있다. "MLE는 나노 스케일로 재료 형상을 제작하고 제어하기위한 새로운 경로를 안내 할 수있는 잠재력을 가지고 있으며, 이는 마이크로 일렉트로닉스의 새로운 문을 열고 전통적인 무어의 법칙 확장을 넘어 확장 할 수있다"고 말했다. 이 논문의 제목은 "리튬 유기 염 및 트리메틸 알루미늄을 사용한 금속 막 필름의 분자 층 에칭"입니다.
더 탐색 연구원들은 대 면적 기판에서 원자 적으로 얇은 몰리브덴 디설파이드 필름을 얻습니다 추가 정보 : Matthias J. Young et al., 리튬 유기 염 및 트리메틸 알루미늄을 이용한 금속 막 필름의 분자 층 에칭, 재료 화학 (2020). DOI : 10.1021 / acs.chemmater.9b03627 저널 정보 : 재료의 화학 에 의해 제공 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory)
https://phys.org/news/2020-02-etching-technique-advance-semiconductor-devices.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
.과학자들은 또한 붉은 행성(mars)에서 화석화 된 미생물 생명의 징후를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다
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