과학자들은 산업을 위해 빛을 형성하기 위해 저비용 재료의 잠금을 해제합니다
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.보다 효율적인 광촉매는 태양 에너지의 잠재력을 열 수 있습니다
에 의한 과학 기술의 압둘라 국왕 대학 Jan Kosco, Iain McCulloch 및 Calvyn Howells는 수소 발생 광촉매의 잠재력에 대해 논의합니다. 크레딧 : KAUST , 2020 년 2 월 17 일
수소 가스의 발생을 크게 향상시키는 유기 반도체 광촉매는보다 효율적인 에너지 저장 기술로 이어질 수 있습니다. 화석 연료 의 연소는 위험한 기후 변화로 이어져보다 깨끗한 재생 에너지 원을 찾고 있습니다. 태양 에너지는 지금까지 가장 풍부한 재생 가능 에너지 원이지만, 그 잠재력을 발휘하려면 나중에 사용할 수 있도록 저장하는 방법이 필요합니다. 태양 에너지 를 저장하는 표준 방법은 수소 발생 광촉매 (HEP)를 사용하는 분자 수소의 화학 결합에 있습니다. 현재 대부분의 HEP는 단일 성분 무기 반도체로 제조됩니다. 이들은 자외선 파장에서만 빛을 흡수 할 수 있으며, 이는 수소 생성 능력을 제한합니다. KAUST Solar Center의 Iain McCulloch가 이끄는 팀은 미국과 영국의 연구자들과 협력하여 두 가지 반도체 재료로 만든 HEP를 개발했습니다. 그들은이 물질들을 가시 광선 스펙트럼을 더 많이 흡수하도록 조정할 수있는 유기 나노 입자에 통합시켰다 . 이번 연구의 첫 저자 인 Jan Kosco는“전통적으로 무기 반도체는 광촉매 응용에 사용되어왔다. 그러나이 물질들은 주로 태양 광의 5 % 미만을 구성하는 UV 광선을 흡수하므로 효율이 제한적이다”고 말했다.
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KAUST 연구원들은 서로 다른 반도체 혼합물로 형성된 나노 입자의 성능을 연구하여 구조-활동 관계를 더 잘 이해하고 있습니다. 크레딧 :
KAUST 연구팀은 먼저 미니 에멀젼 (miniemulsion)이라는 방법을 사용했는데, 여기에서 유기 반도체 용액이 안정화 계면 활성제의 도움으로 물에 유화된다. 다음으로, 계면 활성제 안정화 유기 반도체 나노 입자를 남기고, 에멀젼을 가열하여 용매를 제거 하였다. 계면 활성제를 변화시킴으로써, 이들은 나노 입자의 구조를 제어하여 코어-쉘 구조에서 혼합 공여체 / 수용체 구조로 변형시킬 수 있었다. 블렌딩 된 구조는 이들이 공여체 중합체 층과 논 풀러렌 수용체 사이에 이종 접합을 도입 할 수있게 하였다. Kosco는 "두 구조 모두 같은 속도로 빛을 흡수하지만 코어-쉘 구조에서는 광 생성 된 정공 만 표면에 도달하지만 혼합 된 구조에서는 정공과 전자가 나노 입자의 표면에 도달하여 결과적으로 향상된 수소 생성.
Jan Kosco (전면)와 Calvyn Howells는 팀의 나노 입자 혼합 결과를 검토합니다. 크레딧 KAUST
HEP는 단일 성분 무기 HEP로 현재 달성 할 수있는 수준을 넘어서는 수소 발생 속도를 나타냈다. 이는 차세대 에너지 저장 기술의 토대를 마련합니다. McCulloch 박사 는“우리는 현재 다양한 반도체 혼합물로 형성된 나노 입자의 성능을 연구하여 구조- 활동 관계 를 더 잘 이해하고 있다 ”고 말했다. "우리는 산소 발생 또는 이산화탄소 감소와 같은 다른 광촉매 반응을위한 나노 입자 광촉매를 설계하려고합니다."
더 탐색 물에서 광촉매 수소 생산 추가 정보 : Jan Kosco et al. 유기 반도체 이종 접합 나노 입자, Nature Materials (2020) 로부터의 향상된 광촉매 수소 발생 . DOI : 10.1038 / s41563-019-0591-1 저널 정보 : Nature Materials 에서 제공하는 과학 기술의 압둘라 국왕 대학
https://phys.org/news/2020-02-efficient-photocatalysts-potential-solar-energy.html
.페 로브 스카이 트는 재설정 가능한 단일 광자 반응을 보여줍니다
Anna Demming, Phys.org 프로브 장치의 현미경 사진. 크레딧 : ACS Nano Letters 2020 년 2 월 17 일 기능
페 로브 스카이 트 장치 효율의 진보에도 불구하고, 이들 시스템, 특히 빛에 대한 그들의 반응의 주파수 및 전력 의존성은 완전히 이해되지 않았다. 샌디에고 캘리포니아 대학 (UCSD)의 Yu-Hwa Lo와 동료들은이 장치들이 수백만에서 단일 광자에 이르는 8 배의 크기와 전력에서 다양한 주파수에 대해 빛에 어떻게 반응하는지 체계적인 조사에 대해보고합니다. 결과 는 재료에 대한 기존 물리적 모델로는 설명 할 수없는 준 지속적인 재설정 가능한 단일 광자 반응 의 첫 번째 관찰을 포함하여 다양한 반응 방식을 보여줍니다 . 결과는 신경 형성 컴퓨팅을위한 아날로그 메모리와 같은 페 로브 스카이 트의 몇 가지 새로운 응용에 사용될 수있다. 잘못된 가정 Lo는 phys.org에 이런 종류의 연구 동안 연구 공동체 의 경향을 설명하면서 "페 로브 스카이 트에 대한 광 검출에 대한 오해가있다"고 말했다 . 종종 연구자들은 전력 의존적 책임, 즉 광학 입력 당 전기 출력량에 대해 저주파 (quasi) DC 조건에서 측정을 수행합니다. 그러나 고주파수 에서 응답 성, 즉 시스템이 임펄스에 응답하는 데 걸리는 시간을 테스트 할 때 동일한 DC 응답 성이 적용된다고 가정합니다 . 그들의 연구를 위해, UCSD 연구자들은 페 로브 스카이 트 MAPbI 3을 사용했는데 , 여기서 M은 메틸 CH 3 이고 A는 암모늄 NH 3 이다. 또한 가시 광선에 민감하도록 ~ 1.58 eV의 밴드 갭이 편리합니다. 이전 연구와 달리 Lo와 동료들은 펄스 전과 후의 전류 차이로 반응을 측정하고 0.1Hz까지 주파수에서 광전류를 흡수 된 광학 전력으로 나누어 반응도를 측정했습니다. 그들의 연구는 실제로 낮은 준 DC 주파수에서 응답이 매우 느려서 전류가 상승하는 데 약 10 초가 걸린다는 것을 밝혀 냈습니다. 더 큰 놀라움이 올 것입니다. 정권 변경 연구자들은 광 반응이 본질적으로 주파수에 무관하지만 명백한 체제 변화를 발견했다. 그들은 5Hz에서 800MHz까지의 주파수 범위에서 변하지 않은 채로 응답과 인자 β의 거듭 제곱에 대한 거듭 제곱 사이의 반비례 관계를 확인했다. 그러나 5Hz 미만에서는 β 값이 -0.4에서 -0.9로 변경되었습니다. 이는 10aW에서 최대 내부 응답 성이 1.7 × 10 7 A / W이며, 전력 증가에 따라 빠르게 감소합니다. 지수의 변화에 대한 그들의 설명은 더 높은 주파수에서 전자와 정공이 형성되는 반면, 더 낮은 주파수에서는 이온과 이온 공석이 동원된다는 것입니다. 그들은 또한 광 응답이 지속되는 것을 관찰했다. 즉, 바이어스 전압으로 리셋 할 때까지 암전류로 되돌아 가지 않았다. 연구원들은 물질의 특성을 효과적으로 변화시키는 이온 및 하전 된 공극의 재분배와 관련하여 물질의 전도도에서 준-지속적인 변화를 설명합니다. 이 체제에서 피크 이동을 나타내는 반사율 측정이이 설명을 뒷받침했습니다. 그들이 놀랍게도 한 번에 장치에 10 개의 광자가 입사되는 10AW 아래로 전력을 줄였습니다. 이 시점에서, 기울기가 정체되어, β의 값이 0 인 조건, 출력 광전류는 흡수 된 광자의 수에 선형 적으로 의존하고, 응답 성은 단일 광자 수준까지의 전력 값과 무관하다. 이러한 관찰은 단일 광자가 10 8 이온-공동 쌍 을 동원 할 수 있음을 시사한다 . 이전에보고 된 결과는 광자 당 한 쌍만 동원 된 것으로 가정했습니다. 설명 할 수없는 물리학 Lo는“우리가 흡수 된 광자 수 (약 10 광자)를 줄 였을 때 준 지속적 광 응답은 거의 동일하게 유지되었다”고 말했다. "우리는이 관찰에 놀랐다. 특히 이것을 설명 할 물리적 모델이 없었기 때문에 한 자리 광자 범위에 들어갔을 때 놀랐다. 이온 이동은 페 로브 스카이 트에서 새로운 것은 아니지만 내부 신호 증폭 메커니즘이다." 연구원들은이 현상 뒤에 약간의 눈사태 효과가있을 수 있다고 제안했다. 편견 하에서, 입사 광자에 의해 동원 된 요오드화물 이온이 다른 요오드화물을 노크 할 수있다. 10 개의 입사 광자 이외에도 이동할 수있는 모든 이온-공기 쌍이 동원되었으며 순 광 응답은 입사 광자 수와 거의 무관하게됩니다. 또한 이온이 다른 이온 공극 쌍을 트리거하기에 충분한 에너지를 갖기 전에 이온이 더 먼 거리를 이동해야하기 때문에 충분한 바이어스없이 효과의 현저한 감소에 대해 설명합니다. 이온이 전하 트랩으로 흘러 들어갑니다. Lo와 동료들은 신경 형태 컴퓨팅을위한 아날로그 메모리뿐만 아니라 에너지 수확, 고용량 메모리 및 광 스위치에서 페 로브 스카이 트를 이용할 수있는 추가 기회를 제시 할 수 있다고 제안했다. 그들은 준 지속적 단일 광자 반응과 유사한 효과를 얻을 수있는 적은 수의 전자를 주입 할 수있는 장치를 설계하는데 관심이있다. 그러나, 그들은 아마도 계산 된 응축 물리 물리학의 이론 그룹과 협력하여 현상 뒤에있는 물리적 메커니즘을 더 잘 이해하고 싶어한다.
더 탐색 공동은 빛과 물질 사이의 강한 상호 작용을 유도합니다 추가 정보 : Zihan Xu et al. 페 로브 스카이 트 광 검출기의 주파수 및 전력 의존적 광 응답은 단일 광자 수준의 Nano Letters (2020)까지 내려갑니다 . pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.0c00161 저널 정보 : Nano Letters
https://phys.org/news/2020-02-perovskites-reveal-huge-resettable-single-photon.html
.NGC 4546의 구상 클러스터 시스템에 대해 자세히 연구
Tomasz Nowakowski, Phys.org 표면 밝기를 뺀 후 NGC 4546의 중앙 영역의 이미지 g '. 크레딧 : Escudero et al., 2020.2020 년 2 월 17 일 보고서
천문학 자들은 Gemini-South 망원경을 사용하여 렌티큘러 은하 NGC 4546에 대한 광도 연구를 수행했습니다. 새로운 연구 결과는 은하 구상 클러스터 시스템의 구조와 성질에 대한 더 많은 단서를 제공합니다. 이 연구는 arXiv.org에서 2 월 7 일에 출판되었습니다. 구상 성단 (GC)은 단단히 묶여있는 별 궤도를 도는 은하의 집합입니다 . 천문학 자들은 그것들을 별과 은하의 진화에 관한 연구를 가능하게하는 자연 실험실로 인식합니다. 특히, 구상 성단 은 GC의 기원이 강렬한 별 형성의 기간과 밀접한 관련이있는 것으로 보이므로 초기 유형 은하의 형성 이력과 진화를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수있다. 약 4560 만 광년 떨어져있는 NGC 4546은 약 270 억 개의 태양 질량을 가진 거의 가장자리에있는 렌즈 형 (S0) 은하입니다. 지금까지 2015 년에는 구형 클러스터 시스템에 대한 한 가지 연구 만 수행되었으며,이 시스템의 총 인구는 163,000 광년 내에 120 명으로 추정됩니다. NGC 4546의 GC 시스템에 대한보다 자세한 정보를 얻기 위해 아르헨티나 라 플라 타 국립 대학의 Carlos Escudero가 이끄는 천문학 자 그룹이이 은하의 광도 관측을 수행했습니다. 이를 위해 칠레의 Gemini-South 망원경에서 GMOS 카메라를 사용했습니다. "이 연구에서 우리는 g'r'i'z '필터에서 3 개의 필드의 Gemini / GMOS 데이터를 사용하여 S0 갤럭시 NGC 4546과 관련된 GC 시스템의 글로벌 특성 분석을 제시합니다." 종이. 이 연구는 통합 된 색상 분포, 밀도 프로파일 및 방위각 분포를 얻어 NGC 4546에서 350GC 후보의 광도를 측정했습니다. 관측 결과,이 은하계의 GC 시스템의 최대 길이가 163,000 광년이라고 가정하면 총 GC 집단은 약 390 명으로 추정되었다. 단위 호스트 은하 광도 당 총 GC 수로 정의 된 특정 주파수는 대략 3.3 수준 인 것으로 밝혀졌다. 천문학 자들은 추정 된 390 GC의 수가 2015 년에 추정 된 값보다 상당히 높으며 질량과 환경이 비슷한 은하의 상대적으로 높은 특정 주파수에 해당한다고 강조했다. 이 연구는 또한 NGC 4546의 반주 축을 따라 약 19,500 광년에 이르는 광범위한 불규칙한 먼지 영역을 발견했습니다. 천문학 자들은 이러한 구조들이 최근에 NGC 4546보다 질량이 낮은 물체와의 합병 또는 상호 작용 사건을 나타내는 것으로 가정하고있다. 천문학 자들은“우리는이 시스템에서 발견 된 젊은 초소형 난쟁이 (NGC 4546-UCD1)의 형성으로 이어지는 상호 작용 중에 특이한 GC 집단 하부 구조가 형성되었을 가능성이 있다고 제안했다. 과학자들은 NGC 4546-UCD1로 지정된이 물체는 가스 분포와 비슷한 회전 방향과 40 억년 이하의 나이를 가질 것이라고 언급했다. 그러나 그들은 NGC 4546에서 약 71,700 광년 떨어진 투사 거리에 위치한 CGCG 014-074로 알려진 작은 동반 렌즈 형 은하와의 상호 작용 가능성을 배제하지 않습니다.
더 탐색 연구원들이 조사한 은하 IC 676의 이중 핵 추가 정보 : 높은 SN 값을 갖는 전장 / 절연 렌티큘러 은하 : NGC 4546과 구형 클러스터 시스템의 경우 arXiv : 2002.02765 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2002.02765
https://phys.org/news/2020-02-globular-cluster-ngc.html
.나노 분산 된 이오노머로 고분자 전해질 연료 전지의 수명 연장
Thamarasee Jeewandara, Phys.org 촉매 표면상의 나 피온 이오노머의 개략도. (A) 유화 중합에 의해 합성 된 종래의 이오노머의 분포. (B) 초 임계 유체 (SCF) 공정에 의해 합성 된 실험 실용 이오노머 분포. Pt / C 촉매 표면에서의 종래의 및 이오노머의 분포를 보여주는 확대 된 개념도. SCF 공정은 나노 분산 된 나 피온 이오노머의 형성에 기여하여 전기 화학적 성능 및 내구성을 향상시킨다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0870 ,2020 년 2 월 17 일
양성자 (아 원자 입자)는 중합체 전해질 연료 전지 (PEFC)에서 이오노머 막을 통해 애노드로부터 캐소드로 전달 될 수있다. 과학자들은 이오노머 (고분자 유형)를 전극에 함침하여 양성자 경로를 확장하여 양성자 이동 효율을 향상시킬 수 있습니다. 함침 된 이오노머는 전극 내에서 촉매를 기계적으로 결합 할 수 있기 때문에, 이들은 바인더로 알려져있다. 과학 발전 에 관한 새로운 보고서에서안치영과 한 연구팀은 초 임계 유체를 사용하고 수성 알코올에 바인더 재료의 균일 한 나노 스케일 분산액을 준비하는 간단한 접근법을 도입했다. 상기 제조물은 PEFC 캐소드 전극에서의 고성능 및 내구성 응용을 위해 높은 분산 특성, 결정 성 및 양성자 전도성을 나타냈다. 고분자 전해질 연료 전지 (PEFC)는 연료의 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 효율적으로 변환 할 수 있는 전기 화학 장치 이다. PEFC는 고분자 전해질 막, 촉매 및 PFSA ( perfluorinated sulfonic acid ) 이오노머를 포함한 주요 구성 요소의 영향을 많이받습니다 . PEFC에서 발생하는 산화 환원 반응은 주로 반응 기체 ( 양극에서 H 2 및 음극에서 O 2 ) 가 접촉 할 수 있는 삼상 경계 (TPB)로 알려진 전극 계면 에서 발생합니다.전자 전도성 탄소 물질상의 백금 (Pt) 촉매 입자 (따라서 삼상). 본 연구에서, Ahn et al. 초 임계 조건 하에서 Nafion 117 막을 지방족 알코올 로 처리함으로써 시판되는 분산액보다 훨씬 작은 평균 콜로이드 입자 크기를 갖는 이오노머 분산액을 기술 하였다 . 피온 막 하는 브랜드 이름 퍼 플루오르 술폰산 1960 EI 듀퐁 드 네 모아 앤드 캄파 니의 도입 (PFSA) 멤브레인, 상기 애노드와 캐소드 구획을 분리 할 수있는 양자 교환막 연료 전지 와의 물을 전해조 .
종래의 D521 이오노머 및 ND 이오노머에 의한 MEA의 표면 형태 및 기공 분포. 기존의 D521 이오노머를 사용한 (A ~ C 및 G) MEA 및 ND 이오노머를 사용한 (D ~ F 및 H) MEA의 SEM 결과. (I) 통상적 인 D521 이오노머 (청색) 및 ND 이오노머 (적색)를 사용한 MEA의 MIP 결과. 삽입은 0.1 내지 10 μm 근처의 기공 분포를 나타내는 확대 된 그래프이다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0870
초 임계 유체 (SCF)는 전기 화학 연구를위한 재료를 준비하기위한 추가 응용 프로그램과 함께 특수 의약품 , 중합체 및 나노 재료 를 합성하기 위해 산업 및 연구에서 널리 사용됩니다 . 그러나, 연구자들은 전극 결합제로서 PFSA (superacidic perfluorinated sulfonic acid) 이오노머의 효능을 연구하고있다. 이를 달성하기 위해 Ahn et al. 초 임계 유체 상태 (SCF)에서 이소 프로필 알코올 (IPA)의 수성 매질에서 시판되는 나 피온 막을 처리함으로써 실험실에서 제조 된 이오노머 분산액을 수득 하였다. 그런 다음 동적 광산란 분석을 사용합니다.연구진은 100 nm보다 작은 크기의 이오노머 입자 분포를 관찰하고 실험실에서 만든 분산액을 '나노 디스 퍼션'(ND)으로 명명했습니다. ND는 캐소드 바인더로서 사용하기 위해 수성 분산액에서 고체로의 상 전이를 거쳤다. 사용 X 선 회절 (XRD) 분석 들은 ND의 결정화도를 얻을 반 결정질 체인에 비해 개선 된 균일하게 규칙적으로 패킹로 나타났다 피온 D521은 다른 PEFC 시스템에 사용된다. ND의 개선 된 양성자 전도성은 더 낮은 저항을 암시했다; 높은 수준의 예측 성능 의 막 - 전극 어셈블리 단일 셀 동작 (MEA)를. 안 등. SCF로 제조 된 이오노머 분산액을 주사 전자 현미경 을 사용 하여 지형 및 수은 침입 다공도 (MIP)를 관찰하여 다공도를 측정하는 것을 특징으로하는 (시험 된) 방법. 그들은 MEA (membrane-electrode assembly) 표면에서 ND의 비교적 균일 한 표면을 관찰했다. ND 이오노머를 잉크 슬러리 중의 Pt / C 촉매 상에 잘 분산 시켜서 시작할 MEA를 제조 하였다. 촉매의 형태 및 기공 크기 분포에 기초하여, ND는 막-전극 어셈블리 내에서 연료 사용을위한 더 우수한 이오노머 분 산성을 가졌다.
고상 이오노머의 물리적 특성. (A) DLS에 의한 입자 크기 분포 패턴. 대부분의 D521 입자는 ~ 100nm 범위에 있지만 실험실에서 만든 분산액은 나노 스케일 영역에 많은 수의 입자를 가지고 있습니다. (B) D521 및 ND의 점도 거동. 비교적 작은 이오노머 입자 크기로 인해, ND는 D521의 점도의 4 배를 나타낸다. (C 및 D) 고체 상태 D521 및 ND의 XRD 패턴. ND 이오노머의 날카로운 XRD 피크는 반 결정질 ND 이오노머 사슬이 개선 된 규칙 성으로 비교적 균일하게 패킹됨을 나타낸다. 이 특징은 가우스 방정식을 사용하여 각각의 XRD 피크를 개별 비정질 (녹색 라인) 및 결정질 (파란 라인) 피크로서 디 볼로 벌링함으로써 정량적으로 분석된다. (E) 고체 상태 D521 및 ND의 SAXS 스펙트럼. ND의 SAXS 피크의 좁은 폭은 친수성 도메인의 비교적 작은 평균 크기를 나타낸다. 친수성 도메인 (어두운 영역)의 크기 차이를 비교하기위한 (F) D521 및 (G) ND의 TEM 이미지. (H) 온도의 함수로서 탈 이온수에서 수득 된 D521 및 ND 막 쿠폰의 양성자 전도도. 각 쿠폰을 140 ℃에서 1 시간 동안 열 처리 하였다. 임의의 단위. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0870
전극 조성을위한 결합제 함량은 삼상 위상 경계 (TPB)를 결정하는 성분 중 하나로서 중요 하였다. 과학자들은 전극 구성 요소 중 하나가 변경 될 때마다 전극의 이오노머 비율을 조정했습니다. 이오노머의 성능을 이해하기 위해 30 % 중량의 D521 (MEA-0) 대 10, 20 및 30 % 중량 ND (MEA-10, MEA-20 및 MEA-30)의 음극을 사용하여 MEA의 전기 화학적 성능을 감지했습니다. ). 이오노머 함량에 따라 MEA 성능이 향상되었다. 그들은 MEA 제작에 적합한 양의 이오노머를 결정하고 산소 분위기에서 최고의 성능을 나타내는 MEA-20을 결정했습니다. 공기 중의 MEA의 전기 화학적 성능을 측정 할 때, 불활성 질소의 존재 및 감소 된 산소 농도로 인해 연료 전지 성능이 감소 하였다.
AST 전후의 종래의 D521 이오노머 및 ND 이오노머를 갖는 MEA의 분극 곡선 및 EIS 결과. AST 전과 후 MEA의 연료 전지 성능. (A) 종래의 D521 이오노머를 사용한 MEA. (B) 공기 중에 ND 이오노머가있는 MEA. AST 전후 MEA에 대한 EIS 결과. (C) 종래의 D521 이오노머를 사용한 MEA. (D) 공기 중에 ND 이오노머가있는 MEA. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0870
단일 셀 성능과 전기 화학적 내구성을 이해하기 위해이 팀은 2 개의 샘플 (MEA-0 및 MEA-20)을 선택하고 가속 응력 테스트 (AST)를 수행했습니다. 그들은로드 사이클링 (load-cycling) 방법을 사용하여 AST를 수행하였고, 이는 캐소드 전극의 심각한 열화를 야기 하였다. 전기 화학적 분해 정도는 캐소드에 사용 된 이오노머의 유형에 따라 달라졌다. 예를 들어, MEA-20 (ND 이오노머)는 산소 존재 하에서 전기 화학적 성능을 3.33 %로 유지하였고, 전기 화학적 내구성은 전류 밀도에 비해 MEA-0보다 약 6 배 더 증가 하였다. 가속 스트레스 테스트 (AST) 후에도 MEA-20의 전류 밀도는 MEA-0의 초기 전류 밀도보다 높았습니다. 따라서 촉매의 분해는 MEA-0에서 심각했지만 MEA-20에서는 거의 눈에 띄지 않았다. 안 등. ND 전극의 개선 된 전기 화학적 내성을 정당화하기 위해 구성 이오노머의 고 분자량 및 개선 된 결정 성을 부여하여 촉매 분해를 방지하는 데 도움을 주었다. 그들은 AST 이후 전극에서의 물리적 변화를 확인하기 위해 투과 전자 현미경 (TEM)을 수행 하였고, ND 전극에서 촉매 분해가 적음을 주목 하였다. 전기 화학적 내구성이 크게 향상되어 기계적 강도 가 향상되었습니다. 이는 PEFC 기능 동안 세척하기가 더 어려운 ND의 고 분자량 및 개선 된 결정 특성에 기초한다.
AST 전후의 Pt / C 촉매의 TEM 이미지 및 입자 분포. AST 이전의 (A, B 및 C) 초기 Pt / C. AST 후 통상적 인 이오노머를 갖는 (D, E 및 F) Pt / C. AST 후 통상적 인 이오노머를 갖는 (G, H 및 I) Pt / C. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaw0870
이런 식으로 안치영과 동료들은 D521 이오노머보다 작은 평균 입자 크기 (동일한 화학 구조와 동등한 무게를 가짐)를 포함하는 ND 이오노머의 제조 및 특성화를 시연했다. 그들은 캐소드 바인더 물질로서 ND의 전기 화학적 효능을 확인하고 SCF (Supercritical fluid) 공정으로부터 얻은 ND 이오노머에 대한 독특한 형태를 관찰했다. 이러한 형태는 효과적인 양성자 수송 경로에서 비롯된 개선 된 양성자 전도성 및 단일 세포 성능에 해당한다. ND의 더 높은 결정질 함량 및 분자량은 0.6V의 전류 밀도에서 기계적 강도를 개선하고 MEA 수명을 6 배 향상시켰다. 결과는 PEFC 전극의 성능 및 내구성이 개선되었음을 보여 주었다.고분자 전해질 연료 전지 내의 고성능 촉매.
더 탐색 새로운 이온 전도성 코 폴리머를 이용한 터보 차저 수소 연료 전지 더 많은 정보 : Chi-Yeong Ahn et al. 나노 분산 이오노머, Science Advances (2020)의 적용을 통해 고분자 전해질 연료 전지의 서비스 수명 향상 . DOI : 10.1126 / sciadv.aaw0870 Zhi Wei Seh et al. 전기 촉매 이론과 실험 결합 : 재료 설계에 대한 통찰, Science (2017). DOI : 10.1126 / science.aad4998 BC-Y. Lu et al. 초 임계 용매, 순수 및 응용 화학 (2007)의 용해도 향상 . DOI : 10.1351 / pac199062122277 저널 정보 : 과학 발전 , 과학
https://phys.org/news/2020-02-life-polymer-electrolyte-fuel-cells.html
.화학 공정은 리그닌을 분해하고 자작 나무를 사용 가능한 화학 제품으로 바꿉니다.
작성자 : Bob Yirka, Phys.org 이 그림은 목재를 목재 펄프와 리그닌 오일로 나누기 위해 연구에 사용 된 화학 반응기를 보여줍니다. 크레딧 : KU Leuven 2020 년 2 월 14 일 보고서
벨기에의 여러 기관과 제휴 한 연구팀은 리그닌을 분해하고 자작 나무를 유용한 화학 제품으로 만드는 화학 공정을 개발했습니다. Science 저널에 실린 논문 에서이 그룹은 프로세스와 대기로의 탄소 배출을 줄이는 데 사용될 수 있다고 믿는 이유를 설명합니다. 과학자들은 지구 온난화의 증거를 계속 찾아 내면서 대기 중으로 방출되는 탄소의 양을 줄이는 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 석유 화학 제품 대신 목재 및 기타 식물 제품을 연소 하여 열을 발생시키는 방식으로 이러한 접근 방식으로 일부 진전이있었습니다 . 그러나 과학자들은 나무와 같은 식물에서 직접 원하는 화학 제품 을 생산하는 것을 선호합니다 . 불행히도이 분야에서 많은 진전이 없었습니다. 이것은 주로 나무의 리그닌을 분해하여 다른 재료를 사용할 수 없기 때문입니다. 리그닌은 식물 세포벽의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 나무 유형에 따라 목재의 최대 20 ~ 30 %를 차지합니다. 화학자들은 환경에 해를 끼치 지 않는 방식으로 분해하는 방법을 찾고 싶습니다. 이 새로운 노력으로 벨기에의 화학자들은 리그닌을 분해하는 과정을 개발하여 자작 나무에서 페놀, 프로필렌 및 에틸렌을 생산할 수있게했습니다. 이 작업에는 자작 나무를 여러 단계로 가공하는 것이 포함되었습니다. 먼저, 목재를 칩으로 환원 한 다음, 루테늄을 촉매로 사용하여 압력 및 메탄올 하에서 수소와 혼합 하였다. 이는 에탄올 및 몇몇 유형의 리그닌 올리고머 및 단량체 를 제조하는데 사용하기위한 펄프의 생성을 초래 하였다 . 올리고머는 메 톡시 그룹을 제거하기 위해 니켈 촉매를 적용하여 처리되어 프로필 페놀, 에틸 페놀 및 메탄이 생성되었다. 마지막 단계는 증기와 제올라이트 촉매를 적용하는 과정으로 페놀, 프로필렌 및 에틸렌이 생성되었습니다. 일단 프로세스가 테스트되면 연구원들은 시뮬레이터로 모델을 모델링하여 규모에 맞게 만들 수 있고 경제적으로 실행 가능하며 온실 가스 배출을 줄일 수 있음을 보여주었습니다. 현재 프로세스와 비교합니다.
더 탐색 목재를 제약 성분으로 전환 추가 정보 : Yuhe Liao et al, 저탄소 발자국 화학 물질 생산을위한 지속 가능한 목재 생물 정제, 과학 (2020). DOI : 10.1126 / science.aau1567 보도 자료 저널 정보 : 과학
https://phys.org/news/2020-02-chemical-lignin-birch-wood-usable.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.
.과학자들은 산업을 위해 빛을 형성하기 위해 저비용 재료의 잠금을 해제합니다
에 의해 시드니의 대학 레이저 광. 크레딧 : Barbara Jackson / Pixabay, 2020 년 2 월 17 일
호주의 연구원들은 현재 기술 비용의 일부만으로 레이저 광을 조작하는 방법을 발견했습니다. Advanced Science에 발표 된이 발견 은 통신, 의료 진단 및 소비자 광전자와 같은 다양한 산업의 비용을 절감하는 데 도움이 될 수 있습니다. 시드니 나노 대학과 화학 대학의 Girish Lakhwani 박사가 이끄는 연구팀은 페 로브 스카이 트로 알려진 저렴한 결정체를 사용하여 패러데이 회 전자를 만들었다. 이들은 빛의 기본 특성 인 편광을 변경하여 산업 및 과학 전반의 다양한 장치에서 빛을 조작합니다. 이를 통해 과학자와 엔지니어는 필요에 따라 빛을 안정화, 차단 또는 조향 할 수 있습니다. 패러데이 로테이터는 광대역 및 기타 통신 기술의 소스에서 사용되어 레이저 및 증폭기를 불안정하게하는 반사광을 차단합니다. 광 스위치 및 광섬유 센서에도 사용됩니다. Lakhwani 박사는 다음과 같이 말했습니다 : "글로벌 광학 스위치 시장만으로도 45 억 달러 이상의 가치가 있으며 성장하고 있습니다. 페 로브 스카이 트가 현재 패러데이 절연체에 비해 갖는 주요 경쟁 우위는 낮은 재료 비용과 처리 용이성으로 확장 성이 가능합니다 " 현재까지 패러데이 로테이터의 산업 표준은 테르븀 기반 가닛입니다. Exciton Science의 호주 우수 연구 센터의 Lakhwani 박사와 동료들은 납 할로겐 페 로브 스카이 트를 사용하여 비용이 덜 드는 대안을 증명할 수있었습니다. Lakhwani 박사는 "아시아 태평양 지역 내 호주의 우수한 입지가 우리의 기술을 개발하고 채택하는 데 도움이 될 수있다. 고속 통신 인프라에 대한 투자가 증가함에 따라 빠르게 성장하고있다"고 말했다. 페 로브 스카이 트 적응 리드 할로겐화물 페 로브 스카이 트 (perovskite) Lakhwani 그룹에 의해 사용되는, 우수한 광학 특성과 낮은 생산 비용의 조합 덕분에 과학계에서 견인을 많이 확보 된 재료의 종류입니다. Lakhwani 그룹의 박사후 연구원 인 랜디 사바티니 (Randy Sabatini) 박사는“페 로브 스카이 트에 대한 관심은 실제로 태양 전지에서 시작되었다”고 말했다. "조크 랄 스키 (Czochralski) 또는 Cz 방법으로 알려진 고가의 공정을 사용하여 제조 된 기존의 실리콘 셀보다 효율적이고 훨씬 저렴합니다. 이제는 상용 표준도 사용하는 다른 응용 프로그램 인 패러데이 회전 (Faraday rotation)을 검토하고 있습니다. Cz 방법. 태양 전지 와 마찬가지로 페 로브 스카이 트도 여기서 경쟁 할 수있을 것 같다. " 이 논문에서 팀은 페 로브 스카이 트의 성능이 가시 스펙트럼 내의 특정 색상에 대한 상용 표준의 성능과 경쟁 할 수 있음을 보여줍니다. 협업이 핵심 Lakhwani 박사는“ACEX (Arc Excellence in Exciton Science) 센터의 일환으로이 높은 수준의 센터를 통해 아이디어를 교환함으로써 이익을 얻었습니다. 공동 작업자에는 Monash University의 Udo Bach 교수와 시드니의 Asaph Widmer-Cooper 박사의 ACEx 그룹과 UNSW의 Anita Ho-Baillie 교수가 포함되었습니다. Ho-Baillie 교수는 이후 Nanoscience의 취임식 John Hooke 의장으로 시드니 대학에 합류했습니다. 락 와니 박사는“우리는 한동안 패러데이 회전을 조사해왔다”고 말했다. "편광을 효과적으로 회전시키는 용액 처리 된 재료를 찾는 것은 매우 어렵다. 그 구조에 기초하여, 우리는 페 로브 스카이 트가 좋을 것으로 기대했지만 실제로 우리의 기대를 뛰어 넘었다." 앞으로는 다른 페 로브 스카이 트 재료에 대한 검색 이 모델링을 통해 도움을 받아야합니다. 시드니 대학의 Widmer-Cooper 그룹의 박사 후 연구원 인 Stefano Bernardi 박사는“대부분의 자료에서 패러데이 회전 예측에 사용 된 고전 이론은 매우 열악하다. "그러나 페 로브 스카이 트의 경우 계약이 놀랍도록 좋으므로 더 나은 결정을 만들 수 있기를 바랍니다." 또한 실제 장치가 어떻게 작동하는지 이해하기 위해 열 시뮬레이션을 수행했습니다. 그러나 상용 응용 프로그램을 현실화하기 위해 수행해야 할 작업이 여전히 남아 있습니다. UNSW의 Chwenhaw Liao는“우리는 결정 투명성과 성장 재현성을 지속적으로 향상시킬 계획이다. "그러나 우리는 초기 발전에 매우 만족하고 미래에 대해 낙관적입니다."
더 탐색 스트레인 할라이드 페 로브 스카이 트의 구조적 안정성을 높이는 방법 추가 정보 : Randy P Sabatini et al. 단결정 납 할로겐 페 로브 스카이 트, Advanced Science (2020)를 사용한 솔루션 처리 패러데이 회 전자 . DOI : 10.1002 / advs.201902950 시드니 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-02-low-cost-material-solar-cells-industry.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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