양자 기술 적용을위한 새로운 멀티 플랫폼 광자 스위치
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.호주 홍수 : 화재로 타격을 입은 호주가 '위험한'호우에 직면
2020 년 2 월 7 일
시드니는 1 년 넘게 가장 습한 날을 보냈습니다' 호주 뉴 사우스 웨일즈 주 (NSW)는 호우로 인해 산불 위기가 완화됨에 따라 이번 주말 극심한 습한 날씨에 대비되었습니다. 동부주의 해안 지역에 대해 비, 바람 및 홍수에 대한 심각한 날씨 경고가 발행되었습니다. 호주 기상청 (BOM)은 토요일과 일요일에 "위험한 조건"에 대해 경고했다. 시드니와 해안을 따라 다른 지역에는 이미 홍수가 발생했습니다. 금요일은 시드니에서 1 년 넘게 기록 된 가장 습한 날로, 도로가 닫히고 대중 교통이 지연되었습니다. 바이런 베이 (Byron Bay)와 코프 스 하버 (Coffs Harbour)를 포함한 다른 NSW 도시들도 홍수가 발생했습니다. 이미지 저작권로이터 이미지 캡션 바이런 베이 (사진)는 목요일 이후 281mm의 비를 기록했습니다. 폭우는 다음 주 초까지 계속 될 것으로 예상되며 일부 가뭄 및 화재로 인한 피해 지역을 구호 할 수 있습니다. NSW Rural Fire Service는 비가 그 불의 3 분의 1을 소멸 시켰지만 금요일 현재 43 건은 여전히 타고 있다고 말했다. 소방청은“좋은 강우가 주 일부 지역에서 기록되고 있으며, 가장 필요한 곳에서 계속 떨어지기를 희망하고있다”고 말했다. 이번 주말에 어떤 예보가 있습니까? 뉴 사우스 웨일즈 동해안에서 개발 된 기상 시스템은 인접한 퀸즐랜드에서 남쪽으로 이동 한 후 주말에 걸쳐 강화 될 것으로 예상됩니다. BOM은 북쪽의 코프 스 하버 (Coffs Harbour)에서 남쪽의 베이트만 스 베이 (Batemans Bay)까지 광범위한 해안선에 대해 심각한 기상 경보를 발령했습니다 .
https://www.bbc.com/news/world-australia-51420500
.극성 반전 막이 토성의 위성 타이탄에 자체 조립 될 수 있습니까?
작성자 : Thamarasee Jeewandara, Phys.org, Science X Network 토성과 가장 큰 달인 타이탄은 실제 색상을 반영합니다. 이미지 크레디트 : NASA https://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/whycassini/cassini20120829.html, 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aax0272, 2020 년 2 월 7 일 기능
우주 생물 학자들은 삶의 환경 적, 화학적 한계를 이해하기 위해 두 가지 중심적인 질문을 해결하는 데 주력하고 있습니다. 생명의 경계를 이해함으로써, 그들은 외계 행성과 태양계에서 가능한 생체 서명을 식별하려고한다. 예를 들어, 지질 이중층 막은 우리가 지구에서 아는 것처럼 생명의 중심 전제 조건입니다. 분자 역학의 시뮬레이션에 기초한 선행 연구 는 작은 질소 함유 분자로 만들어진 아조 토좀 으로 알려진 극성 반전 막이 토성의 위성 Titan 과 같은 극저온 액체 세계에서 운동 학적 으로 풍부 할 수 있다고 제안했다 . Science Advances 에 관한 새로운 보고서에서 스웨덴 찰머스 공과 대학 화학 및 화학 공학과의 H. Sandström과 M. Rahm은 아조 토좀 형성의 열역학적 생존 가능성을 조사하기위한 다음 단계를 구성했다. 그들은 양자 역학적 계산을 사용하여 지질 이중층과 달리 액체 물에서 아조 토좀이자가 조립 될 수 없을 것으로 예측했다. 그들은 엄격한 무수 및 저온 조건으로 인해 세포막이 Titan의 가상 천문학에 필요하지 않을 수 있다고 제안합니다. 예측 전산 우주 생물학에 대한 이러한 노력 은 2034 년 잠자리 임무가 타이탄 에 예정된 상륙에 중요 할 것입니다 . 토성의 위성 타이탄은 풍성한 대기 화학과 주로 메탄과 에탄 사이클로 인한 계절성 강우에 의해 구동되는 동적 표면 형태를 특징으로 합니다. 과학자들은 타이탄의 극지방 근처에서 탄화수소 호수 와 바다 가 생명의 기원에 대한 지구의 수 문학적 순환과 비교되는 것을 관찰했습니다.. 그러나 Titan의 표면 조건은 90-94K로 춥고 지구와 달리 Titan의 최 외곽 표면에는 산소가 없으며 대기 광화학 제품으로 덮여 있습니다. 연구원들은 또한 가장 바깥 쪽 유기층 아래에 얼어 붙은 물 얼음 빵 껍질이 존재한다고 의심합니다. 생명의 한계에 대한 가장 엄격한 테스트 인 Titan은 태양계 시대에 가까운 저온에서 액체 수없이 자연의 화학적 복잡성 및 그 진행을 탐색 할 수있는 독특한 환경을 제공합니다.
다른 세계의 막? (왼쪽) 내부 박테리아 막의 주요 구성 요소 인 포스파티딜 에탄올 아민 이중층의 모델. (오른쪽) 아크릴로 니트릴로 만든 이론적 구조 인 아조 토솜 막은 정상적인 지질 이중층과 비교하여 역 극성을 나타냅니다. 아조 토좀 막은 토성의 달 타이탄에 존재하는 극저온 (90K) 탄화수소 액체에서 세포-유사 소포를 허용하는 것으로 제안되었다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aax0272
열 에너지의 부족 (90 K에서 kT = 0.75 kJ / mol)은 Titan에서 화학적 반응성에 대한 병목이지만 햇빛은 화학 이 발생하는 데 사용할 수 있는 에너지 원 (0.4 W / m 2 ) 입니다. 이 연구에서 Sandström과 Rahm 은 Titan과 같은 세계 에서 생명의 기원에 대한 전제 조건 중 하나 인 비 생물 세포막 형성 가능성을 다루었습니다 . 연구원들은 또한 타이탄에서 아조 토좀 의 매혹적인 가능성 을 제안하기 위해 생명의 중심으로서 구획화의 아이디어를 논의했다 . 아조 토좀은 질소 헤드 그룹 및 탄화수소 테일 그룹을 갖는 소분자 로 만들어진 막 이다. 소수성 기 (물 싫어하는 기)는 수중의 정상 지질 막과 비교하여 아조 토좀 막의 외부 (역 극성)에 남아 있습니다. 여기서 소수성기는 전형적으로 내부에 남아 있습니다. 극저온 메탄에 분자 역학 용액을 사용하여 연구팀은 구조가 아크릴로 니트릴 (C 2 H 3 CN) 로 만들어진 다면 수용액의 일반 지질 이중층과 유사한 탄성을 가질 것이라고 예측했습니다 . 아조 토좀의 가능성은 생명 의 한계 에 대한 논의를 더욱 점화시켰다 . 최초 예측 2 년 후, 과학자들은 타이탄에서 아크릴로 니트릴을 인상적으로 감지했습니다.사용 아타 카마 대형 밀리 / 서브 밀리미터 어레이 (ALMA)를. 비 생물 적 및 생물학적 정상 막 및 미셀 은 유리한 열역학에 의해 구동되는 자발적 자기 조립 공정을 통해 형성 되기 때문에 . 과학자들은 제안 된 아조 토좀 막이 열역학적 근거와 유사하게 실행 가능한지 조사했다. 이를 위해 Sandström et al. 양자 화학 계산을 사용 하여 아조 토좀의 운동 지속성에 견적을 제시 하 고 타이탄에 엄격한 열역학적 조건 하에서 가상 exobiology에 대 한 그들의 관계를 해결.
막 안정성에 대한 양자 화학 예측. 아조 토좀 및 아크릴로 니트릴 얼음의 상대적 자유 에너지. 양자 역학적 계산은 아조 토좀이 Titan에서 세포 유사 막의 자기 조립을위한 열역학적으로 실행 가능한 후보가 아니라고 예측합니다. 필요한 빌딩 블록 아크릴로 니트릴은 우선적으로 얼음을 형성합니다. 고려 된 단계의 결정 대칭은 괄호 안에 표시됩니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aax0272
"지질 세계"또는 "세포 우선"가설에서, 막의 비 생물 적 형성은 생명의 출현에 기여했다; 여기서 수중 지질은 자발적으로 자기 조립되어 임계 농도 이상으로 막 및 미셀과 같은 초분자 구조를 형성한다. Titan에서 아조 토좀을 자체 조립하는 동안, 구상 된 구조는 상응하는 분자 결정 (분자 얼음)보다 에너지 적으로 운동 학적으로 지속적이고 열역학적으로 낮아야합니다. 연구팀은 결정질 분자 얼음을 아크릴로 니트릴 자체 조립의 경쟁자로 사용했다. Sandström et al. 분산 보정 밀도 기능 이론 (DFT) 형태의 양자 역학을 적용하여 실험 회절 데이터에 해당하는 아크릴로 니트릴 얼음의 4 상 에너지를 계산합니다. DFT 계산 은 구조의 동적 안정성을 보장하기 위해 가상 포논 모드 가 없음을 확인했으며 , 90K 에서 액체 메탄에서 DFT 기반 양자 분자 역학 시뮬레이션을 사용하여 추가로 확인했습니다. 주변 메탄 환경과의 분산 상호 작용을 고려하면서 관련 조건. 생명의 기원에 대한 열역학의 문제는 타이탄 고유의 것이 아닙니다. 깁스 에너지 고분자 형성 요구 표면 수명에 먼저 형성 가능한 표면 상에 감소 지구상의 생명의 진화 . 과학자들은 Titan에서 관련 조건 하에서 아크릴로 니트릴 기반 아조 토좀과 자체 조립만을 평가하기 위해 계산을 제한했으며 90K에서 장기 지속성을위한 충분한 운동 안정성을 보여주었습니다.
아조 토좀의 동적 안정성. 왼쪽 : CP2K에서 수행 된 ab 초기 시뮬레이션에서 용 매화 된 막의 스냅 샷. 오른쪽 : 메탄으로 용 매화 된 2 x 2 x 1 아조 토좀 세포의 35 ps ab initio 시뮬레이션에서 아조 토좀의 전위 에너지와 평균 전위 에너지의 차이. 수평선은 1kJ / mol 아크릴로 니트릴 표준 편차를 나타냅니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aax0272
결과는 극저온 작동 막에 대한 가능한 자기 조립 경로를 결정하지는 않았다 (Sandström et al. 따뜻한 탄화수소 환경에서 훨씬 더 강하게 상호 작용하는 성분으로 만들어진 다른 극성 역전 막의 존재와 관련성을 배제하지 않았다. 아조 토좀 또는 다른 세포막이 없으면, 극저온 조건 하에서 생명을 유지하는 과정이 일어날 가능성은 낮지 만, Titan과 같은 차가운 탄화수소 세계에서는 생명체가 반드시 세포막을 필요로하지는 않습니다. 또한 과학자들은 Titan에 존재 하는 가상의 생명체 거대 분자 또는 생명체의 중요한 기계 장치 는 고체 상태에서만 존재하며 용해로 인한 파괴 위험은 없다고 지적했다 .
이론적으로 PBE-D3 수준에서 진공에서 최적화 한 후 아크릴로 니트릴 기반 막의 구조. 막 구조의 최적화는 에너지 컷오프 700 eV 및 9x9x1 k- 포인트 메시를 사용하여 수행되었다. 아크릴로 니트릴 얼음의 Pna21 상에 대한 막의 에너지는 그림에서 kJ / mol 아크릴로 니트릴로 제공된다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aax0272
이러한 생체 분자가 세포막으로부터 이익을 얻을 수 있을지에 대한 의문이 남아 있습니다. Titan의 저온 조건으로 인해 생물학적 거대 분자는 성장 및 복제를 위해 수소, 아세틸렌 또는 시안화 수소와 같은 작은 에너지 분자의 확산에 의존 할 수 있습니다. 막은 그러한 확산의 이점을 방해 할 수있다. 유사하게, 막은 메탄 및 질소를 포함한 대사의 폐기물의 제거를 방해 할 수있다. 반대로, 가상 세포막 이 Titan의 유해 화학 물질로부터 보호 될 수도 있습니다 . 그러나 Titan의 열 구동 반응 경로에 대해 계산 된 더 좁은 에너지 범위는 지구에 비해 Titan의 거대 분자를 손상시킬 수있는 옵션이 더 적음을 나타냅니다. 이러한 방식으로, 액체 메탄에서 극저온으로 작동 가능한 막을 허용하도록 제안 된 아조 토좀은 생물학의 주요 이해에 흥미로운 도전을 제기한다. 분자는 가능할 때마다 그 가능한 형성 경로를 식별하기 위해 계산 우주 생물학 에서 예측 된 분자의 특성을 추적하는 것의 중요성을 강조했다 . Titan과 같은 세계에서 엄격하고 열역학적 환경 제약 하에서 발생하는 생물학적 과정을 지원하기 위해 화학에 대한 구체적인 예측에 도달하는 것은 여전히 매우 어려운 일입니다. 관심있는 분자가 복잡 해짐에 따라 특성과 형성 경로 (동역학 및 열역학)를 안정적으로 모델링해야하는 문제는 매우 어려워 질 수 있습니다. H. Sandström과 M. Rahm은 구조가 열역학적으로 실현 가능하지는 않지만 아조 토좀 막이 동적으로 지속될 수 있다고 계산했습니다 ( 액체 물의 지질 이중층과 달리 ). 그들은 Titan의 무수 및 저온 환경에서 세포막이 형성되지 않을 것이라고 주장했다. 아조 토좀 막의 존재 또는 비 존재에 대한 전산 예측을 실험적으로 테스트하는 것이 가능하지만, 프리 바이오 틱 화학 의 실제 환경 한계에 대한 추측생물학은 여전히 추측입니다. 연구팀은 제안 된 프리 바이오 틱 및 생물학적 구조와 프로세스에 대한 신중한 전산 탐색과 Titan의 표면 화학에 대한 향후 현장 샘플링을 안내 할 타당성을 제안합니다.
더 탐색 타이탄의 탄화수소 스프는 삶의 요리법을 보유하고 있습니까? 추가 정보 : H. Sandström et al. 극성 반전 막은 타이탄?에 자기 조립 수있는 과학의 발전 (2020). DOI : 10.1126 / sciadv.aax0272 폴 부센 NASA, Titan, Science 에 무인 항공기 비행 (2019). DOI : 10.1126 / science.365.6448.15-a Jack W. Szostak et al. 합성 생명, 자연 (2002). DOI : 10.1038 / 35053176 저널 정보 : 과학 발전 , 자연 , 과학 Science X Network 제공 © 2020 과학 X 네트워크
https://phys.org/news/2020-02-polarity-inverted-membranes-self-assemble-saturn-moon.html
.암흑 물질없이 시뮬레이션 된 은하 형성
하여 본 대학 시뮬레이션 시작 후 15 억 년. 색상이 밝을수록 가스 밀도가 높아집니다. 밝은 파란색 점은 어린 별을 보여줍니다. 크레딧 : AG Kroupa / Uni Bonn 2020 년 2 월 7 일
본 대학과 스트라스부르 대학의 연구자들은 처음으로 암흑 물질없이 우주에서 은하의 형성을 시뮬레이션했습니다. 컴퓨터에서이 프로세스를 복제하기 위해 대신 뉴턴의 중력 법칙을 수정했습니다. 컴퓨터 계산에서 만들어진 은하들은 오늘날 우리가 보는 것과 유사합니다. 과학자들에 따르면, 그들의 가정은 현대 우주론의 많은 신비를 해결할 수 있다고합니다. 결과는 천체 물리 저널에 실렸다 . 우주 론자들은 오늘날 빅뱅 이후에 물질이 완전히 균등하게 분배되지 않았다고 가정합니다. 밀도가 높은 곳은 중력이 강해 주변에서 더 많은 물질을 끌어 들였습니다. 수십억 년 동안 이러한 가스의 축적은 오늘날 우리가 보는 은하를 형성했습니다. 이 이론의 중요한 구성 요소는 소위 암흑 물질 입니다. 한편으로, 가스 구름의 응집으로 이어진 초기의 불균일 한 분포에 책임이 있다고한다. 또한 몇 가지 수수께끼의 관찰에 대해서도 설명합니다. 예를 들어, 회전하는 은하의 별들은 종종 너무 빨리 움직여 실제로 방출되어야합니다. 은하에는 망원경으로 볼 수없는 일종의 "별 퍼티 (star putty)"인 암흑 물질을 막는 추가 중력 원이있는 것으로 보인다. 그러나 여전히 그 존재에 대한 직접적인 증거는 없습니다. " 중력 세력 자체는 단순히 이전에 생각했던 것과 다르게 행동 할 것"이라고 본 대학 (University of Bonn)의 Helmholtz Institute and Radiation and Nuclear Physics Institute의 Pavel Kroupa 교수는 프라하의 Charles University of Charles University에서 설명합니다. 이 이론은 약어 MOND (MOdified Newtonian Dynamics)를지지합니다. 이스라엘 물리학자인 Mordehai Milgrom 박사가 발견했습니다. 이론에 따르면, 두 대중 사이의 매력은 특정 시점까지만 뉴턴의 법칙을 따릅니다. 은하에서와 같이 매우 낮은 가속도에서는 상당히 강해진다. 이것이 회전 속도의 결과로 은하가 분해되지 않는 이유입니다. 현실에 가까운 결과 Kroupa의 박사 과정 학생 인 Nils Wittenburg는“스트라스부르에있는 Benoit Famaey 박사와 협력하여 MOND 우주에서 은하가 형성 될지 여부와 그렇지 않은 경우를 처음으로 시뮬레이션했습니다. 이를 위해 그는 Kroupa 그룹에서 개발 된 복잡한 중력 계산을위한 컴퓨터 프로그램을 사용했습니다. MOND를 사용하면 신체의 매력은 질량뿐만 아니라 다른 물체가 근처에 있는지 여부에 달려 있습니다. 그런 다음 과학자들은이 소프트웨어를 사용하여 빅뱅 이후 수십만 년 동안 가스 구름에서 시작하여 별과 은하의 형성을 시뮬레이션했습니다. Kroupa는“많은 측면에서 우리의 결과는 우리가 실제로 망원경으로 관찰 한 것과 매우 유사합니다. 예를 들어, 컴퓨터로 생성 된 은하에서 별의 분포와 속도는 밤하늘에서 볼 수있는 것과 동일한 패턴을 따릅니다. 더 나아가 우리의 시뮬레이션은 대부분 은하수와 같은 회전하는 디스크 은하와 우리가 알고있는 거의 모든 다른 큰 은하의 형성을 초래했다. 다른 한편으로, 암흑 물질 시뮬레이션은 별개의 물질 디스크없이 주로 은하를 만들어 낸다 – 설명하기 어려운 관측치와의 불일치.” 암흑 물질의 존재에 기초한 계산은 초신성의 빈도와 은하 의 물질 분포에 미치는 영향과 같은 특정 매개 변수의 변화에도 매우 민감하다 . 그러나 MOND 시뮬레이션에서는 이러한 요소가 거의 역할을하지 않았습니다. 그러나 최근에 본, 프라하, 스트라스부르에서 발표 된 결과는 모든 점에서 현실과 일치하지는 않습니다. "우리의 시뮬레이션은 첫 단계 일뿐입니다."Kroupa는 강조합니다. 예를 들어, 과학자들은 지금까지 물질의 원래 분포와 젊은 우주의 조건에 대해 매우 간단한 가정 만했습니다. "이제 계산을 반복하고 더 복잡한 영향 요인을 포함시켜야합니다. 그러면 MOND 이론이 실제로 현실을 설명하는지 확인할 것입니다."
더 탐색 암흑 물질의 존재를 명확히하는 은하 테스트 추가 정보 : MOND에서 지수 디스크 은하 형성. 천체 물리학 저널 , arxiv.org/abs/2002.01941 . arXiv : 2002.01941v1 [astro-ph.GA] 저널 정보 : 천체 물리 저널 본 대학 제공
https://phys.org/news/2020-02-galaxy-formation-simulated-dark.html
.양자 기술 적용을위한 새로운 멀티 플랫폼 광자 스위치
작성자 : Asociacion RUVID 크레딧 : Asociación RUVID 2020 년 2 월 7 일
발렌시아 대학 (University of Valencia)의 재료 과학 연구소 (ICMUV)가 이끄는 국제 팀은 전자기 방사선의 입자 인 광자의 방출 특성을 수정하는 광학 (양자) 스위치를 개발했습니다. 이 새로운 장치는 초고속 스위칭 시간과 매우 낮은 에너지 소비로 작동하며 다른 디자인과 비교하여 다양한 반도체 플랫폼에서 구현 될 수 있으며 현재 양자 기술에 크게 적용됩니다. 최근 ICMUV로 복원 된 Guillermo Muñoz Matutano와 공동으로이 팀 은이 광자 스위치 의 설계, 구축, 실험 측정 및 시뮬레이션 인 Nature Publishing Group의 Communications Physics 저널에 발표했습니다 . 이 장치의 작동 원리는 나노 구조화 된 반도체 양자 구속 기술을 기반으로하며, 이는 빛을 흡수하고 방출 할 수있는 나노 미터 크기의 작은 구조입니다. 양자점이라고하는 이들 물질의 광학적 성질은 분리 된 원자의 광학적 성질과 유사하며 광 방출은 광자에서 광자까지 발생합니다. 격리 된 광자 또는 광자 쌍을 사용하여 겹치거나 얽힌 조건을 재현 할 수 있기 때문에 양자 기술 개발에 매우 흥미 롭습니다. 현재,이 분야의 과학 및 기술 과제 중 하나는 광자에 의한 연산을 수행 할 수있는 논리 게이트 및 광 회로의 개발에 관한 것이며, 이러한 방식으로 양자 기술에 따라 정보를 작업 및 수정할 수있다. 따라서 광자의 방출에 개별적으로 영향을 줄 수있는 도구와 재료가 필요합니다. 이들 중 빛을 사용하여 광자를 조작하고 제어하는 것은 매우 흥미 롭습니다. 왜냐하면 체인 시스템을 구축하거나 에너지 소비를 크게 줄일 수 있기 때문입니다. 이것은 모든 광학 장치의 경우입니다. 이 작업의 주요 아이디어는 피렌체 대학교 (University of Florence)의 연구원 Massimo Gurioli와 유럽의 비선형 분광학 연구소 (Universal Nonlinear Spectroscopy Laboratory)와의 협력을 통해 이루어졌습니다. 이 협력 하에서 , 인듐 비소 (InAs)의 양자점 에서의 전하의 축적 및 포화 과정은 조명 레이저의 파워 및 컬러에 따라 연구되었다. 새로운 장치의 뛰어난 특성 중 하나는 임시 스위칭 옆에 두 개의 서로 다른 레이저를 사용하는 경우 방출 된 광자의 색 (파장)의 스위칭을 추가 할 수 있다는 것입니다. 이 품질은 파장에 의해 광자를 다중화하기위한 장치 (송신 매체에서 2 개 이상의 정보 채널을 결합)를 생각할 수있게하여, 광자의 각 색이 이들 채널 중 하나와 관련된다. 마지막으로, 장치가 작동하는 물리적 원리는 다른 많은 양자 구속 나노 구조에 의해 충족되므로이 새로운 디자인은 광범위한 반도체 플랫폼에서 구현 될 수있는 일반적인 체계를 나타냅니다. 대학 네트워크에서 수행 된 연구에는 응용 물리 및 전자기학과 교수 인 Juan P. Martínez Pastor가 이끄는 ICMUV의 광전자 재료 및 장치 유닛 (UMDO)이 포함됩니다. 이 장치 의 주요 재료는 이탈리아 CNR의 연구원 인 Luca Saravalli 그룹이 제조했으며, 작동 시뮬레이션은 ARC Engineered Quantum Systems (EQUS)의 Mattias Johnsson 및 Thomas Volz와의 협력을 통해 수행되었습니다. Guillermo Muñoz는 지난 3 년간 선임 연구원으로 근무한 호주의
더 탐색 공동은 빛과 물질 사이의 강한 상호 작용을 유도합니다 추가 정보 : Guillermo Muñoz-Matutano et al. 여기 소진에 의한 단일 광자 스트림의 모든 광학 스위칭, Communications Physics (2020). DOI : 10.1038 / s42005-020-0292-8 저널 정보 : 커뮤니케이션 물리 Asociacion RUVID 제공
https://phys.org/news/2020-02-multiplatform-photon-application-quantum-technology.html
.바이러스 성 단백질이 어떻게 바이러스 복제에 영향을 미치는지에 대한 새로운 세부 사항
에 의해 콜로라도 주립 대학 연구원들은 그 결과를 "놀라운"것으로 설명했으며, 이번 발견은 향후 백신 및 항 바이러스 약물 개발에 영향을 미칠 것이라고 말했다. 크레딧 : Joe Mendoza / CSU Photography 2020 년 2 월 7 일
Colorado State University의 학제 간 연구팀은 계산 화학, 생화학 및 바이러스학을 사용하여 West Nile, dengue 및 Zika와 같은 바이러스가 어떻게 복제되는지에 대한 새로운 정보를 발견했습니다. 연구 결과에 따르면이 바이러스는 자신의 게놈 복제 기계를 무너 뜨리는 것으로 보입니다. CSU 연구원들은이 결과를 "놀라운"것으로 설명했으며 이번 발견은 향후 백신 및 항 바이러스 약물 개발에 영향을 미칠 것이라고 말했다. "Motif V는 플라 비 바이러스 NS3 ATPase와 RNA- 결합 갈라진 틈 사이의 에너지 전달을 조절합니다."라는 연구는 2 월 7 일자 Journal of Biological Chemistry 에 발표되었다 . 바이러스 복제 방법 연구의 첫 번째 저자이자 CSU의 화학 박사 과정 후보 인 Kelly Du Pont는 플라 비 바이러스에서 Nonstructural Protein 3 (NS3)을 연구하여 인간에게 여러 가지 질병을 유발합니다. NS3는 이러한 바이러스가 게놈을 복사하는 데 사용하는 주요 효소입니다. 플라 비 바이러스를 복제하기 위해, 핵산에 결합하거나 리모델링하는 바이러스 효소 인 NS3 헬리 케이스는 이중 가닥 리보 핵산을 풀어야한다. NS3는 풀림에 동력을 공급하기 위해 연료로 세포에 풍부한 분자 인 아데노신 트리 포스페이트 또는 ATP를 사용합니다. Du Pont는 풀림 동작은 자켓의 지퍼로 일어나는 것과 유사하지만 풀림을 구동하는 ATP에서 생성 된 에너지는 자동차의 변속기 시스템과 유사하다고 말했다. "연료에서 에너지가 방출되면 피스톤이 위아래로 움직여 변속기와 휠을 돌리고 자동차가 앞으로 움직입니다." "NS3는 이중 가닥 리보 핵산을 풀기 위해 ATP를 연료로 사용하지만이 기계의 크랭크 샤프트 또는 변속기가 어디에 있는지는 알 수 없습니다."
이 연구의 첫 번째 저자 인 Kelly Du Pont는 플라 비 바이러스에서 Nonstructural Protein 3 또는 NS3을 연구하여 인간에게 여러 가지 질병을 유발합니다. NS3는 이러한 바이러스가 게놈을 복사하는 데 사용하는 주요 효소입니다. 크레딧 : Joe Mendoza / CSU Photography
Du Pont는이 연구가 처음에 NS3 단백질의 어떤 부분이 분자 전달 역할을하는지 알아내는 데 중점을 두었다고 말했다. 이 과정을 연구하는 동안 팀은 풀리는 동안 브레이크 역할을하는 NS3의 일부를 식별했습니다. 또한 NS3가 이중 가닥 리보 핵산을 평소보다 빠르게 풀어주는 돌연변이를 확인했지만 바이러스를 만들었습니다. 에서 더 비효율적으로 복제 . 약물, 백신 개발의 가능성 연구자들이 NS3가 이중 가닥 리보 핵산을 풀어주는 방법과이 과정이 어떻게 통제 되는지에 대해 더 많이 배울 수 있다면 , 바이러스로 인한 질병을 치료할 수있는 약물 개발을위한 헬리 케이스 내의 영역을 잠재적으로 목표로 삼을 수있을 것입니다. CSU의 연구 및 미생물학 부교수 브라이언 가이 스 (Brian Geiss)는 이번 발견이 언젠가 이러한 바이러스에 대한 백신의 개발을 향상시킬 수 있다고 말했다. "대부분의 백신은 바이러스 성장을 늦추는 무작위 돌연변이를 찾아서 개발된다"고 그는 말했다. "NS3와 같은 바이러스 성 효소가 어떻게 작동하는지 이해함으로써 우리는이 정보를 이용하여 백신을 만들 기회에 의존하지 않고도 복제가 잘되지 않고 백신으로서 더 잘 행동하는 새로운 돌연변이 바이러스를 합리적으로 설계 할 수 있습니다. 보다 빠르고 정확하게 백신을 접종 할 수 있습니다. " 전산 시뮬레이션을 전문으로하는 Du Pont는 미생물학, 면역학 및 병리학과의 Geiss 실험실에서 일하고 있습니다. CSU에서는 학제 간 연구가 일반적이지만 Du Pont 프로젝트의 폭은 일반적인 것이 아니라고 Geiss 씨는 말했다. "Kelly는 여러 과학 분야의 도구와 지식을 사용하여 이전에는 대답 할 수 없었던 질문에 대답 할 수있는 진정한 학제 간 과학자입니다." "그녀는 전산 화학 , 단백질 생화학 및 효소 학 및 고전적인 바이러스학 기술을 사용하여 이러한 바이러스가 전례없는 세부 사항으로 어떻게 작동하는지 연구합니다. 켈리는 미래 과학자의 관점에서 더 많이 볼 수 있기를 희망합니다." 연구팀은 이제 NS3의 변화가 바이러스 복제에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 그 변화가 바이러스가 세포를 죽이는 능력에 어떤 영향을 미치는지 자세히 살펴보고 있습니다. Du Pont와 Geiss는 또한 CSU의 Ebel 연구소와 협력하여 NS3 단백질이 변경된 바이러스가 어떻게 모기에 감염되고 감염 중에 생존을 변경하는지 확인합니다.
더 탐색 연구원은 Zika 바이러스 helicase의 구조를 해결합니다 추가 정보 : Kelly E. Du Pont 등의 Motif V는 플라 비 바이러스 NS3 ATPase와 RNA 결합 분열 사이의 에너지 전달을 조절합니다 ( Journal of Biological Chemistry , 2019). DOI : 10.1074 / jbc.RA119.011922 저널 정보 : 생물학 화학 저널 에 의해 제공 콜로라도 주립 대학
https://phys.org/news/2020-02-viral-protein-virus-replication.html
.DNA 가닥의 조합을 모방 한 올리고머 관찰
에 의해 모나 쉬 대학 크레딧 : CC0 Public Domain 2020 년 2 월 7 일
국제 연구팀은 처음으로 상보적인 DNA 가닥의 조합을 모방 한 동적 공유 올리고머를 관찰했으며, 이는 전자 공학에서 흥미로운 발전과 보철과 신체 조직 사이의 인터페이스 엔지니어링으로 이어질 수 있습니다. Timothy Scott 부교수 (Monash University 화학 공학과 재료 공학과) 및 Samuel Leguizamon (Michigan 대학교 화학 공학과)의 연구에 따르면, 조립 과정 에서 올리고머는 선택적으로 공유 결합 형성을 이용하여 그들의 상보 적 서열과 결합한다. 이는 DNA 유사 분자 사다리의 생성을 통해 결과 구조의 열적 및 기계적 안정성을 효과적으로 강화시켰다. 2020 년 2 월 7 일 금요일, 권위있는 저널 인 Nature Communications 에 발표 된 이러한 결과는 우수한 나노 구조 생성 (태양 캡처 기술), 분자 전자 공학 (와이어 및 트랜지스터) 조립, 보철과 인터페이스 사이의 인터페이스 엔지니어링에 도움이 될 수 있습니다. 인간 조직. 올리고머는 물리적 특성이 사슬의 길이에 크게 의존하는 저중량 중합체 (사슬에 제시된 분자의 화합물)이다. 이들은 현재 접착제, 내 화학성 및 풍화 개선과 같은 다양한 코팅의 성능을 개선하는 데 사용됩니다. 올리고머는 휘발성 유기 화합물 (제품에서 방출되는 유해한 증기) 을 감소시키는 능력 및 적용 점도 (제품이 적용되는 두께)로 인해 페인트 및 광택제와 같은 제품에서 일반적으로 발견됩니다. 그러나 연구원들은이 새로운 발견이 이러한 올리고머가 건강 및 기술 분야에 적용될 수있는 문을 열 수 있다고 생각합니다. Scott 교수는“잔류 서열을 기반으로하고 동적 인 공유 상호 작용에 의해 매개되는 올리고머 가닥의 자기 조립을 지시하는 능력은 겸손하고 합성 적으로 접근 가능한 전구체로부터 복잡한 단 분자 구성체의 제작을위한 중요한 단계”라고 말했다. "이 연구는 공유 렁을 갖는 분자 사다리를 포함하지만, 동적 공유 조립 공정에 대한 이러한 다단계 접근법은 또한 동 역학적 포획의 완화 또는 제거가 중요한 다른 응용에 유용 할 수있다. "이 공정은 분자 케이지 및 결정질 다공성 폴리머 네트워크와 같은 강력하고 복잡한 공유 나노 구조에 대한 향상된 합성 접근성을 제공 할 것입니다."
더 탐색 새로운 분 자체 추가 정보 : Samuel C. Leguizamon et al., 정보 보유 올리고머의 서열-선택적 동적 공유 어셈블리, Nature Communications (2020). DOI : 10.1038 / s41467-020-14607-3 저널 정보 : Nature Communications
https://phys.org/news/2020-02-oligomers-mimicking-combination-dna-strands.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.
.양자 변동은 기록 초전도체를 유지합니다
재료 물리 센터 별 LaH10의 Fm-3m상의 결정 구조로, 고도로 대칭 인 수소 케이지가 란타늄 원자를 둘러싼 다. 맨 위에는 많은 고전이 존재하는 복잡한 고전 에너지 조경의 스케치가 표시됩니다. 다른 한편으로, 바닥에서 우리는 완전히 재구성 된 훨씬 더 단순한 양자 에너지 환경의 스케치를 볼 수 있습니다. 크레딧 : 재료 물리 센터,2020 년 2 월 6 일
스페인, 이탈리아, 프랑스, 독일 및 일본의 국제 연구팀이 수행 한 계산 결과, 기록 초전도 LaH10 화합물의 결정 구조는 원자 양자 변동에 의해 안정화되는 것으로 나타났습니다. 이 결과는 기존의 계산에서 예상했던 것보다 훨씬 낮은 압력에서 수소가 풍부한 화합물에서 실온에 근접한 초전도성이 가능할 수 있음을 시사합니다. 결과는 오늘 Nature에 출판됩니다 . 상온 초전도에 도달하는 것은 물리학에서 가장 큰 꿈 중 하나입니다. 그것의 발견은 손실없는 전기 수송, 초 고효율 전기 엔진 또는 발전기뿐만 아니라 냉각없이 거대한 자기장을 생성 할 수있는 가능성을 제공함으로써 기술 혁명을 가져올 것입니다. 최근 황화수소 에서 200 켈빈에서 그리고 나중에 LaH10에서 250 켈빈에서 초전도성의 발견이이 물질들에 관심을 가져 왔으며, 곧 실내 온도에 도달 할 희망을 가져왔다. 수소가 풍부한 화합물이 고온 초전도체 가 될 수 있음이 분명해 졌습니다. 적어도 고압에서 : 두 발견 모두 대기압의 백만배 인 100 기가 파스칼 이상으로 이루어졌다 . 가정용 냉동고가 작동하는 일반적인 온도 인 LaH10에서 얻은 250 켈빈 (-23ºC)은 초전도성이 관측 된 가장 뜨거운 온도입니다. 란타늄과 수소로 형성된 과수화물 인 LaH10에서 고온 초전도의 가능성은 2017 년에 결정 구조 예측에 의해 예측되었습니다. 란타늄 원자를 둘러싸는 수소 케이지 (도면 참조)가 형성 될 것이다. 이 구조는 더 낮은 압력에서 왜곡되어 매우 대칭적인 패턴을 깨뜨리는 것으로 계산되었습니다. 그러나 2019 년에 수행 된 실험은 130 및 220 기가 파스칼에서 훨씬 낮은 압력에서 고도로 대칭 인 화합물을 합성 할 수있었습니다. 이 압력 범위에서 약 250 켈빈의 초전도도를 측정합니다. 기록 초전도체의 결정 구조 및 그에 따른 초전도성은 완전히 명확하지 않은 채로 유지되었다. 지금에 게시 된 새로운 결과 덕분에 자연은 , 우리가 알고있는 원자 양자 변동 "접착제"압력 범위 모두 LaH10의 대칭 구조가되는 초전도관찰되었습니다. 보다 상세하게, 계산은 원자가 고전적인 입자, 즉 공간의 단순한 지점으로 취급되면 구조의 많은 왜곡이 시스템의 에너지를 낮추는 경향이 있음을 보여줍니다. 이것은 고전적인 에너지 환경이 매우 복잡하다는 것을 의미합니다. 많은 사람들이 그 위에 서 있기 때문에 변형이 심한 매트리스와 같이 많은 미니 마 (그림 참조)가 있습니다. 그러나 원자가 비 편재 파 함수로 설명되는 양자 물체처럼 취급 될 때, 에너지 환경은 완전히 재 형성됩니다. 매우 대칭적인 Fm-3m 구조에 해당하는 최소 한 개만 분명합니다 (그림 참조). 어쨌든 양자 효과 는 매트리스의 모든 사람을 제거하지만 한 사람 만 매트리스를 한 지점에서만 변형시킵니다. 또한, 양자 에너지 환경을 이용한 임계 온도의 추정은 실험적 증거와 만족스럽게 일치한다. 이것은 초전도 기록을 담당 하는 Fm-3m 고 대칭 구조 를 추가로 지원합니다 .
더 탐색 연구원들은 실온 근처에서 초전도성의 새로운 증거를 발견했습니다 추가 정보 : Ion Errea et al. 250- 켈빈 초전도 란탄 수 소화물의 양자 결정 구조, Nature (2020). DOI : 10.1038 / s41586-020-1955-z 저널 정보 : 자연 Center for Materials Physics 제공
https://phys.org/news/2020-02-quantum-fluctuations-sustain-superconductor.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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