천문학 자들은 3 개의 근처의 분자 구름을 찾아 낸다
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.격렬한 중성자 별 충돌로 공간과 시간의 구조를 통해 떨리는 중력파를 보낸다
주제 : 천체 물리학중력파LIGONeutron Star 작성자 : OZGRAV 2020 년 3 월 28 일 아티스트 렌 디션 바이너리 뉴트론 스타 합병 GW190425를 생산하는 이진 중성자 스타 합병에 대한 작가의 인상. 학점 : National Science Foundation / LIGO / Sonoma State University / A. 시몬 넷
중력파 발견에 대한 ARC Center of Excellence of OxGrav와의 새로운 공동 연구에 따르면 2019 년 초에 두 종류의 중성자 별이 충돌 할 수 있음이 밝혀졌습니다. National Science Foundation의 LIGO 와 유럽 처녀 자리 감지기 를 포함하는 중력파 관측소 네트워크는 2019 년 4 월 25 일에 중성자 별 두 개가 충돌하여 중력 잔물결이 나타나는 것으로 나타났습니다. 중력파와 빛은 2017 년 같은 사건에서 처음으로 목격되었습니다. 2019 년 GW190425라고 불리는이 두 번째 사건은 빛이 감지되지 않았습니다. 그러나 연구원들은 충돌로 인해 비정상적으로 높은 질량을 가진 물체가 합쳐 졌다는 것을 알게되었습니다. OzGrav 박사후 연구원 인 Simon Stevenson은 다음과 같이 말했습니다 :“이 사건은 중력파 천문학이 우주를 바라 보는 완전히 새롭고 독특한 방법의 완벽한 예입니다. 이 사건과 비슷한 질량을 가진 이진법은 은하수 에는 존재하지 않거나 기존의 전파 망원경에는 전혀 보이지 않을 수 있습니다.” 중성자 별은 폭발 한 죽은 별의 잔재입니다. 두 개의 중성자 별이 함께 나선 때, 그들은 시간과 공간의 구조를 통해 떨리는 중력파 를 보내는 격렬한 합병을 겪 습니다. 2015 년에 처음 발견 된 중력파는 두 개의 블랙홀의 치열한 충돌로 생성되었습니다. 그 이후로 과학자들은 수십 개의 새로운 후보 블랙홀 합병을 등록했습니다. 중성자 별 합병 의 첫 탐지는 2 년 후인 2017 년에 이루어졌습니다.
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이진 중성자 별 유착 GW190425의 시뮬레이션이 영화는 이진 중성자 별 유착 및 합병을 나타내는 수치 시뮬레이션으로 중력파 이벤트 GW190425가 감지되었습니다. 여기에 표시된 두 개의 중성자 별은 Advanced LIGO / Virgo 검출기의 감지와 일치하는 특성을 갖습니다. 스틸 이미지는이 링크에서 다운로드 할 수 있습니다. 학점 : 수치 상대성 시뮬레이션 : T. Dietrich (Nikhef), Wolfgang Tichy (Florida Atlantic University) 및 CoRe-collaboration Scientific Visualization : T. Dietrich (Nikhef), S. Ossokine 및 A. Buonanno (Max Planck Gravitational Physics Institute) )
OzGrav 박사후 연구원 인 Vaishali Adya는 다음과 같이 말합니다. OzGrav는 이러한 업그레이드에서 결정적인 역할을 수행했으며, 그 중 하나는 검출기의 양자 노이즈를 감소시키는 것입니다.” OzGrav 박사 후 연구원 인 Xingjiang Zhu는 다음과 같이 말합니다. 출처가 형성되었을 수도 있습니다.” 이 사건에서 합쳐진 물체의 결합 된 질량은 태양 질량의 약 3.4 배입니다. 일반적으로 중성자 별 충돌은 태양의 총 질량이 최대 2.9 배인 중성자 별 쌍 사이에서만 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 비정상적으로 높은 질량에 대한 한 가지 가능성은 블랙홀이 중성자보다 무겁기 때문에 두 개의 중성자 별이 아니라 중성자 별과 블랙홀 사이에서 충돌이 일어난다는 것입니다. 그러나 이것이 사실이라면 블랙홀은 그 클래스에 비해 매우 작아야 할 것입니다. 그 대신 과학자들은이 사건이 두 개의 중성자 별이 산산조각 났으며 그 합병으로 인해 블랙홀이 새로 형성 될 가능성이 더 크다고 생각합니다. 중성자 별 쌍은 초기에 (동반자 동반 한 별이 하나씩 차례로 죽을 때) 또는 밀도가 높고 바쁜 환경에서 나중에 함께 모일 때 형성되는 것으로 생각됩니다. 2019 년 이벤트의 데이터는 이러한 시나리오 중 어느 시나리오가 더 가능성이 높은지를 나타내지 않습니다. 예기치 않게 높은 질량을 설명하기 위해 더 많은 데이터와 새로운 모델이 필요합니다. 이 발견은 우리가 완전히 새로운 이진 중성자 별 시스템 집단을 감지했을 수 있음을 시사합니다. OzGrav Associate Investigator Greg Ashton은 다음과 같이 말합니다.“이 행사는 정말 흥미로 웠습니다. 처프와 유사한 신호는 최종 합병 전에 약 128 초 동안 3 개의 검출기 중 2 개에서 발견되었습니다. 불행하게도, 당시 탐지기 중 하나가 관찰하지 않았기 때문에 하늘 위치가 좋지 않았습니다. 아마도이 때문에, 그리고 너무 멀어서이 사건에서 전자기 광이 관찰되지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 우리는 중력파 데이터에서 그것을 매우 명확하게 보았고 그것을 사용하여 물체의 질량, 스핀 및 방향을 계산할 수있었습니다.” “LIGO 검출기의 감도가 향상됨에 따라 추가로 흥미롭고 예기치 않은 발견이 예상 될 수 있습니다. OzGrav는 감도를 개선하고 새로운 계측 및 분석 기술을 개발하기 위해 LIGO와 긴밀히 협력하고 있습니다.”애들레이드 대학교 OzGrav 노드 리더 인 Peter Veitch 교수는 말합니다. 결과는 2020 년 1 월 하와이 호놀룰루에서 열린 미국 천문 학회에서 발표되었습니다.
이 연구에 대한 자세한 내용은 중성자 별이 격렬하게 충돌 한 후 공간과 시간 구조를 통해 중력파가 급증하는 것을 읽으십시오 .
.슈퍼 컴퓨터, 새로운 약물 및 백신 설계를 돕기 위해 대규모 코로나 바이러스 시뮬레이션 완료
TOPICS : 컴퓨터 과학COVID-19분자 물리학인기있는슈퍼 컴퓨터Texas Advanced Computing CenterUniversity Of Texas At Austin 으로 텍사스 오스틴 대학, 텍사스 고급 컴퓨팅 센터 2020년 3월 24일 인플루엔자 / 코로나 바이러스 시뮬레이션 코로나 바이러스 엔벨로프 완전 원자 컴퓨터 모델은 UC San Diego의 Amaro Lab에서 UT Austin의 TACC의 NSF 지원 Frontera 슈퍼 컴퓨터에서 개발 중입니다. 생화학 자 인 Rommie Amaro는 모든 원자 인플루엔자 바이러스 시뮬레이션 (왼쪽)으로 최근의 성공을 기반으로 코로나 바이러스 (오른쪽)에 적용하기를 희망합니다. 크레딧 : Lorenzo Casalino (UCSD), TACC
새로운 시뮬레이션을 통해 연구자들은 코로나 바이러스와 싸우기 위해 새로운 약물과 백신을 설계 할 수 있습니다. 과학자들은 코로나 바이러스의 거대한 컴퓨터 모델을 준비하여 그것이 신체에 어떻게 감염되는지에 대한 통찰력을 줄 것으로 기대하고 있습니다. 그들은 오스틴의 텍사스 고급 컴퓨팅 센터 (TACC)에있는 텍사스 대학교 (University of Texas)의 Frontera 슈퍼 컴퓨터에서 모델의 첫 부분을 테스트하고 코드를 최적화하는 첫 번째 단계를 수행했습니다. 전체 모델에서 얻은 지식은 연구원들이 코로나 바이러스와 싸우기 위해 새로운 약물과 백신을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.
프론테라 슈퍼 컴퓨터 2019 년 11 월 Top500 순위에 따르면, UT Austin의 Texas Advanced Computing Center의 NSF 지원 Frontera 슈퍼 컴퓨터는 세계에서 5 위, 학술 시스템에서 1 위를 차지했습니다. 크레딧 : TACC
Rommie Amaro는 외부 구성 요소 인 SARS-COV-2 코로나 바이러스 엔벨로프 의 최초의 완전한 원자 모델 을 구축하기 위해 노력하고 있습니다. "입자 외부의 모습과 작동 방식에 대한 좋은 모델을 가지고 있다면 분자 인식과 관련된 다양한 구성 요소를 잘 볼 수있을 것입니다." 분자 인식은 바이러스가 안지오텐신 전환 효소 2 (ACE2) 수용체 및 가능한 경우 숙주 세포 막 내의 다른 표적과 상호 작용하는 방법을 포함합니다. 아마로는 샌디에고 캘리포니아 대학교의 화학 및 생화학 교수입니다.
코로나 바이러스 스파이크 단백질 시뮬레이션 코로나 바이러스의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질은 UC 샌디에고의 Romaro Lab에 의해 UT Austin의 TACC의 NSF- 펀딩 된 Frontera 슈퍼 컴퓨터에서 시뮬레이션되었습니다. 그것은 숙주 세포 코로나 바이러스 감염에 관여하는 주요 바이러스 성 단백질입니다. 물리 기반 분자 역학 시뮬레이션은 코로나 바이러스 분자 기계의 움직임을 예측하여 잠재적 인 백신 및 약물에 대한 취약성을 조사 할 수 있도록합니다. pdb 6vsb에 기초한 코로나 바이러스 스파이크 헤드; 상 동성 모델링을 이용한 스파이크 줄기; Walls et al. 2019 Cell 및 Watanabe et al. 2020 bioRxiv. 크레딧 : Rommie Amaro, UCSD
코로나 바이러스 모델은 Amaro에 의해 대략 2 억 개의 원자를 포함 할 것으로 예상되는데, 각 원자와 서로의 상호 작용이 계산되어야하기 때문에 어려운 일이다. 그녀의 팀 워크 플로우는 하이브리드 또는 통합 모델링 방식을 취합니다. Amaro는“우리는 서로 다른 해상도의 데이터를 Frontera와 같은 최고급 시설에서 시뮬레이션 할 수있는 하나의 응집력있는 모델로 통합하려고합니다. “우리는 기본적으로 개별 구성 요소로 시작합니다. 개별 구성 요소는 원자 또는 거의 원자 분해능으로 구조가 해결되었습니다. 우리는 이러한 각 구성 요소를 신중하게 작동시켜 안정적인 상태로 만듭니다. 그런 다음이를 이웃 분자와 함께 더 큰 엔벨로프 시뮬레이션에 도입 할 수 있습니다.” 2020 년 3 월 12-13 일에 Amaro Lab은 Frontera에서 최대 4,000 개의 노드 또는 약 250,000 개의 처리 코어에서 분자 역학 시뮬레이션을 실행했습니다. 2019 년 11 월 세계 500 대 조직 순위에서 세계 5 위 슈퍼 컴퓨터, 학술 아카데미 1 위인 Frontera는 National Science Foundation이 지원하는 리더십 급 고성능 컴퓨팅 시스템입니다. Amaro는“이 크기의 시뮬레이션은 Frontera와 같은 기계 또는 에너지 부 (Department of Energy)의 기계에서만 실행할 수 있습니다. "우리는 Frontera 팀에 곧바로 연락했으며, 시스템을 실제로 가동 한 후에는 이러한 시뮬레이션이 가능한 한 효율적으로 실행될 수 있도록 벤치마킹에 우선 순위를 부여하고 코드를 최적화하는 데 매우 기뻤습니다." “이러한 새 기계 중 하나에서 작업하는 것은 매우 신나는 일입니다. 지금까지 우리의 경험은 매우 좋았습니다. 초기 벤치 마크는이 시스템에서 정말 인상적이었습니다. 우리는 궁극적으로 더 나은 성능을 얻을 수 있도록 이러한 초대형 시스템에 대한 코드를 계속 최적화 할 것입니다. 프론테라 팀과 함께 일하는 것도 환상적이라고 말하고 싶습니다. 그들은이 중요한 시간 동안 도움을 줄 준비가되어 있고 매우 반응이 좋았습니다. 매우 긍정적 인 경험이었습니다.”라고 Amaro는 말했습니다. "TACC는이 중요하고 혁신적인 연구를 지원하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다"라고 TACC의 전무 이사이자 Frontera 슈퍼 컴퓨터 프로젝트의 수석 조사관 인 Dan Stanzione은 말했습니다. "우리는이 새로운 위협을 극복 할 수있는 방법을 이해하고 찾는 것과 관련된 Amaro의 시뮬레이션 및 기타 중요한 작업을 계속 지원할 것입니다."
TACC 프론테라 슈퍼 컴퓨터 2019 년 11 월 Top500 순위에 따르면, UT Austin의 Texas Advanced Computing Center의 NSF 지원 Frontera 슈퍼 컴퓨터는 세계에서 5 위, 학술 시스템에서 1 위를 차지했습니다. 크레딧 : TACC
코로나 바이러스에 대한 Amaro의 연구는 ACS Central Science에 발표 된 인플루엔자 바이러스 엔벨로프의 모든 원자 시뮬레이션으로 성공을 거두었습니다. 는 2020 년 2 월 . 코로나 바이러스로. Amaro는“새로운 데이터에 적응하고이를 즉시 실행할 수있는 방법과 능력에 대한 훌륭한 테스트입니다. “인플루엔자 바이러스 봉투를 만들어 전국 슈퍼 컴퓨터에 설치하는 데 1 년 이상이 걸렸습니다. 인플루엔자를 위해 우리는 Frontera의 전임자였던 Blue Waters 슈퍼 컴퓨터를 사용했습니다. 그러나 코로나 바이러스에 대한 연구는 분명히 훨씬 더 빠른 속도로 진행되고 있습니다. 이것은 우리가 Blue Waters에서 이전에 한 작업 덕분에 가능하게되었습니다.” Amaro는“이러한 시뮬레이션은 감염에 필요한 코로나 바이러스의 다른 부분에 대한 새로운 통찰력을 제공 할 것입니다. 우리가 왜 관심을 갖는가는 이러한 다른 특징들을 이해할 수 있다면 과학자들이 새로운 약물을 설계 할 수있는 더 좋은 기회를 가지기 때문입니다. 현재 약물의 작동 방식과 잠재적 약물 조합의 작동 방식을 이해합니다. 우리가이 시뮬레이션으로부터 얻은 정보는 다각적이고 다차원 적이며 과학자들은 최전선에서 그리고 장기적으로 과학자들에게 유용 할 것입니다. 바라건대, 대중은이 바이러스를 이해하기 위해 앞으로 나아가 야 할 많은 과학적 요소와 과학 요소가 있다는 것을 이해할 것입니다. Frontera에서의 이러한 시뮬레이션은 이러한 구성 요소 중 하나 일 뿐이지 만 중요하고 유익한 구성입니다.”
참조 : 야곱 D. 듀런트, 사라 E. Kochanek, 로렌조 Casalino, PEK U. Ieong, 아비가일 C. Dommer와 로미 E. 아마로 2 월 19 일 2020에 의해 "중규모 모든 원자 인플루엔자 바이러스 시뮬레이션 새로운 기판이 메커니즘을 바인딩 제안" ACS 중앙 과학 . DOI : 10.1021 / acscentsci.9b01071
.동기화 된 활성 스피너 재료에서 재구성 가능한 구조 및 조정 가능한 전송
Thamarasee Jeewandara, Phys.org 실험에서 얻은 수면에서 동기 스피너에 의해 유도 된 속도, 유선형 및 와류 유동장 시뮬레이션. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz8535 2020 년 3 월 27 일 기능
작동 콜로이드는 신형 평형 구조, 복잡한 집단 역학 및 차세대 재료의 설계 규칙을 조사하기위한 우수한 모델 시스템입니다.. 새로운 보고서에서 한구 허와 한 연구팀은 강자성 미세 입자를 공기-물 계면에 매달고 외부 회전 자기장으로 에너지를 공급하여 동기화 된 스피너의 동적 앙상블을 형성했다. 각 스피너는 동적 스피너 형성을 촉진하기 위해 여러 스피너 사이의 집단적 상호 작용으로 강한 유체 역학적 흐름을 생성했습니다. 그들은 실험과 시뮬레이션을 사용하여 액체에서 결정질 상태로의 구조적 전환을 보여 주었고, 동적 스피너 격자의 재구성 가능한 특성을 보여 주었다. 재료는자가 치유 거동과 외부 여기 매개 변수에 의해 조정 된 운반 된 불활성화물 입자를 보여 주었다. 결과는 이제 Science Advances에 게시됩니다.재구성 가능한 구조적 순서 및 조정 가능한 기능을 가진 활성 스피너 재료의 동작에 대한 통찰력을 제공합니다. 균형이 맞지 않는 입자는 자체 재구성 가능성 으로 인해 차세대 재구성 가능한 재료에 대한 설계 규칙을 지정할 수 있습니다 . 과학자들은 조절 된 공정에서 작동 입자의 동적 및 집단적 반응을 변화시키기 위해 전기장 또는 자기장으로부터의 외부 에너지 유입을 기반으로 여기 필드 파라미터를 제어 할 수 있습니다 . 이러한 현장 중심의 능동 시스템은 필요에 따라 운송 특성 을 조정하여 수질 정화 및 표적 약물 전달에 응용할 수있는 유망한 후보입니다 . 최근 연구는 다이나믹 체인 및 클러스터링에서 플록 킹 및 활성 난류에 이르는 자체 추진 입자에 중점을 두었습니다.. 콜로이드 입자의 동적 자기 조립을 탐구하면 미세한 스피너의 큰 앙상블을 생성하는 강력한 기술을 제공 할 수 있습니다 . 이 스피너는 임의의 방향으로 회전하고 분해 될 때 동적 조립 을 위한 쉬운 구성 요소가 아닙니다 . 팀은 능동 스피너 재료의 제어 및 조정 성을 향상시키기 위해 자기 유도 유체 역학 흐름을 통해 안정적이고 효율적으로 결합 된 동시 회전식 자기 조립 스피너 시스템을 개발했습니다. 이 연구에서 Han et al. 강자성 니켈 에서 동기화되고 자체 조립 된 스피너의 떼의 역동적 형성보고(Ni) 입자는 공기-물 경계면에 매달려 있고 면내 회전 자기장으로 에너지를 공급 받는다. 자체 조립 된 스피너는 강력한 유체 역학적 흐름을 발생시켜 일련의 집합적인 동적 위상을 발생시킵니다. Han et al. 이러한 활성 스피너 물질의 구조 및 수송 특성을 조사하기위한 실험 및 시뮬레이션을 결합한 결과는 미세한 크기에서의 입자 수송 및 조작을위한 합성 활성 스피너 물질의 특성에 대한 통찰력을 제공 할 것이다.
다중 입자 스피너의 자기장 구동 어셈블리. (A) z 방향을 따라 정적 자기장 하에서 Ni 입자가 분산 된 상태의 개략도. (B) xy 평면에 적용된 회전 자기장의 영향을받는 스피너의 조립 (하단 스냅 샷은 대표적인 실험 이미지). (C) ρ = 0.006 σ-2에서 전계 주파수 fH의 함수로서 스피너 크기. 사슬 길이 LS는 입자 직경 σ (90 μm)에 의해 정규화된다. 실선은 계산 된 이론적 곡선입니다. 삽입 : fH의 함수로서 스피너의 레이놀즈 수 Re. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz8535
연구팀은 대기 강 인터페이스에 수직 인 정적 자기장을 적용하여 현수 된 강자성 니켈 입자로부터 스피너의 동적 자기 조립을 가능하게했다. 그들은 인터페이스와 함께 평면에 적용된 외부 회전 자기장을 사용하여 시스템에 전원을 공급했습니다. 스피너의 자기 조립은 외부 필드의 파라미터를 통해 완전히 가역적이고 제어되어 자기장 구동 다중 입자 스피너를 거의 격자 형 구조 로 조립한다 . 실험과 시뮬레이션에 설명 된 자기 스피너는 이전에 설계된 회전 디스크 와 두 가지 중요한 측면에서 달랐습니다 . 구체적으로, (1) 입자들 사이의 자기 인력은 반발을 극복하고 사슬을 형성하기에 충분히 강했고, (2) 높은 이방성 스피너의 수는 유동장이 시간에 따라 주기적으로 변할 수있게한다. Han et al. 동적 자기 조직화를 나타 내기 위해 동기화 된 자기 조립 스피너의 큰 앙상블에 주목하고, 스피너의 국부 순서를 정량화하기 위해 6 각형 결합 지향 순서를 계산 하였다. 스피너 격자의 6 각형 본드 순서 파라미터의 평균값의 변화는 스피너 밀도가 증가함에 따라 액상에서 결정상으로의 명확한 전이를 나타냈다. 밀도가 낮을 때 스피너는 액체와 유사한 거동을 유지했습니다. 밀도가 증가함에 따라 자체 조직 된 스피너 격자를 형성하는 움직임이 더 제한되었습니다.
실험적으로 얻은 스피너 격자의 로컬 순서. (A) fH = 45 Hz 및 ρ = 0.0164 σ-2에서 스피너로부터 형성된 동적 격자. 보로 노이 다이어그램은 관찰 된 격자와 겹쳐져 있습니다. 노출 시간이 길어 스피너가 흐려져 모든 스피너의 회전축을 정확하게 식별 할 수 있습니다. 스케일 바, 1 mm. (B) ρ의 함수로서 fH = 45Hz에서 스피너 격자에서의 육각형 결합-오리엔테이션 순서 파라미터 ∣ψ6∣의 확률 분포. (C) 스피너 격자의 평균 ψ6 값은 스피너 밀도 ρ에 의한 액정 대 동적 위상 전이를 나타낸다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz8535
시뮬레이션은 고체와의 전이가 실험에 비해 뚜렷하지 않았지만, 저밀도에서 액체와 유사한 스피너의 순서를 유사하게 포착 하였다. 다이나믹 스피너 격자의 구조적 순서를 자세히 조사하고 특성화하기 위해 팀은 앙상블 내 스피너의 상대 위치를 분석하고 스피너가 잘 정의 된 주파수 종속 인터 스피너 간격을 사용하여 격자로 자체 구성되는 것을 관찰했습니다. 고밀도. 동기화 된 스피너의 격자는 활발한 소용돌이 흐름 과 함께 새로운 종류의 활성 결정을 형성들. 자기 조직 된 스핀 격자는 자기 치유 능력을 유지했으며, Han et al. 인터페이스를 통과하는 큰 유리 구슬로 스피너 격자를 의도적으로 파괴하는 것으로 나타났습니다. 일단 구슬이 인터페이스를 통과하면 영향을받는 지점이 몇 초 안에 자체 복구되었습니다.
활성 스피너 격자에서자가 치유 동작. (A에서 D)자가 치유 과정을 보여주는 스피너 격자의 스냅 샷 : (A) fH = 90Hz에서 스피너 격자, ρ = 0.0112 σ-2, (B) 3mm의 격자 휴거 순간 비드, (C) 격자는 비드에 의해 국소 적으로 파괴되고, (D) 자발적으로자가 수리 된 격자. 스케일 바, 5 mm. (E) 스피너 격자의 파괴 된 영역에서 평균 결합 배향 차수 파라미터 ψ6의 시간 진화. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz8535
강력한 자기 유도 기저 유체 역학 흐름은 동기화 된 스피너의 격자가 수동화물 입자를 효과적으로 운반 할 가능성을 나타냈다. 이를 특성화하기 위해 과학자들은 평균 제곱 변위 (MSD) 를 추적하여 동적 스피너 격자 내에 배치 된 수동 비자 성 입자 의 확산 계수 를 결정했습니다 . 그들은 결과적으로 수동 열 브라운 운동에 해당하는 것보다 크기가 훨씬 크기 때문에 입자 수송을 능동 확산이라고 불렀습니다.. 그들은 외부 필드 주파수에 기초하여 능동 확산 계수를 효율적으로 조정했다. 시스템의 거동은 격자 내 스피너-스피너 거리의 변화에 기여하여 패시브 카고 비드에 케이지 효과를 형성하고 셀로부터의 출구를 방지합니다. 실험과 유사하게, 시뮬레이션은 작고 큰 추적자 입자에 대해 향상된 운동과 확산을 보여 주었지만 Han et al.
실험에 비해 시뮬레이션 동안 확산 계수에 대한 주파수 의존성을 관찰하지 않았다. 따라서 과학자들은 3 차원 (3D) 시뮬레이션을 사용하여 관측 된 불일치의 원인을 명확하게 제시 할 것을 제안합니다. 실험에서 얻어진 스피너 격자에 의해 500-μm 유리 비드의 능동 수송이 촉진되었다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz8535
이런 식으로 한구 허와 동료들은 자기 조립 된 동기화 된 스피너로 구성된 새로운 활물질의 구조 및 수송 특성의 결과를보고했다. 그들은 회전 자기장에 의해 구동되는 다수의 스피너에 동적 자기 조립을 위해 공기-물 계면에 강자성 미립자를 현탁시켰다.인터페이스에 적용됩니다. 시스템의 활동은 자체 추진 장치로 구성된 기존의 활성 시스템과 달리 스피너의 회전 운동으로 인해 발생합니다. 스피너들 간의 집단 상호 작용은 스피너 액체 및자가 치유 거동과 함께 강력한 자기 생성 유체 역학 흐름을 통한 능동 확산을 지원하는 자기 조직화 된 격자를 포함하는 새로운 동적 위상의 형성을 허용했다. 이 팀은 원격 제어 및 조작을 통해 자체 구성된 활성 스피너 격자 내에서 비활성화물 입자를 운반 할 가능성을 보여주었습니다. 동기화 된 스피너 떼의 이러한 응용은 마이크로 스케일로 활성 물질에서 자체 조립 구조 및 조정 가능한 운송을 설계 할 수있는 새로운 기회를 제공 할 것입니다. 더 탐색 일본, 세계 최고의 피젯 스피너에게 소용돌이를 선사하다
더 많은 정보 : Koohee Han et al. 동기화 된 활성 스피너 재료의 재구성 가능한 구조 및 조정 가능한 전송, Science Advances (2020). DOI : 10.1126 / sciadv.aaz8535 Alexey Snezhko et al. 자기 조립 콜로이드 애 스터의 자기 조작, Nature Materials (2011). DOI : 10.1038 / nmat3083 Bartosz A. Grzybowski et al. 액체-공기 인터페이스에서 회전하는 자화, 밀리미터 크기의 물체의 동적 자기 조립, Nature (2002). DOI : 10.1038 / 35016528
https://phys.org/news/2020-03-reconfigurable-tunable-synchronized-spinner-materials.html#
.연구원들은 일반 테이프를 사용하여 약물 개발 속도를 높일 수있는 칩을 만듭니다
KTH Royal Institute of Technology의 David Callahan 테이프 기반 칩-온-칩 시스템의 단순화 된 회로도. 크레딧 : KTH Royal Institute of Technology 2020 년 3 월 27 일
스웨덴의 연구원들은 일반적인 양면 테이프를 사용하여 칩을 기반으로 한 사람의 내장을 모은 다음 칠리 페퍼를 먹여 작동하는지 확인했습니다. 이 기술은 새로운 약물을 테스트하고 신체가 약물에 어떻게 반응하는지 분석하는 실험실의 비용 장벽을 크게 낮출 수 있습니다. 최근에 Lab on a Chip 에 발표 한 연구자들은 장을 재창조하여 일반 양면 접착 테이프 와 상용 플라스틱을 대체 하여 고가의 재료와 기술을 대체 하는 데 사용되는 고가의 재료와 기술로 대체했다고보고했습니다. 예술 "organ-on-a-chip"시스템. 테이프 기반의 오가닉 온 칩 (on-on-chip)이 실제로 사람의 내장과 유사하게 작용한다는 것을 보여주기 위해 연구원들은 칠리 페퍼 의 활성 성분 인 캡 사이시 노이드 (capsaicinoids)로이를 테스트했습니다 . 하바네로 페퍼에 해당하는 칩을 공급할 때 칩 기반 내장이 예상대로 반응했습니다. 스톡홀름에있는 KTH Royal Institute of Technology의 마이크로-나노 시스템 연구원 인 토마스 윈 클러 (Thomas Winkler)는이 연구는 제한된 자원을 가진 더 많은 실험실 이 엄청나게 비싼 기술에 접근하여 신약 개발 과 개인 맞춤형 의약품의 개발을 가속화 할 수 있도록 돕는 것을 목표로하고 있다고 밝혔다. . Organs-on-chips는 속이 빈 채널을 포함하는 컴퓨터 메모리 스틱 크기에 대한 투명하고 투명한 플라스틱입니다. 이 채널들은 기관 수준의 생리학을 모방 한 살아있는 세포와 조직으로 구성되어 있습니다. 칩은 일반적으로 컴퓨터 마이크로 칩 제조에 사용되는 것과 유사한 고가의 기술을 사용하여 제조되며, 별도의 층을 함께 밀봉하기 위해 접착제, 개스킷 또는 맞춤형 클램핑 시스템에 의존합니다. 새로운 기술은 양면 접착 테이프에서 잘라내어 중공 채널을 만드는 것입니다 . 테이프 자체 외에도 장과 같은 생리적 장벽 모델을 만들려면 세포가 자라는 투과성 막과 같은 상용 부품이 필요합니다.이 칩은 유사한 장기-온-칩에 사용되고 플라스틱 호일로 밀봉됩니다. 윙클러는 말한다. 유일하게 필요한 장비는 약 100 유로에 판매되는 자동 나이프 커터 일 것입니다. "테이프는 칼로 절단하여 모든 중요한 구조적 요소를 대체하고 테이프는 본질적으로 투과성 멤브레인 및 기타 재료에 달라 붙기 때문에 서로 잘 맞습니다. Winkler는 “이 기술은 자원이 적은 환경에서 약물 개발을 수행하는 실험실을위한 organ-on- chip 기술을 민주화 할 수 있다. "이는 칩을 사내 제작하는 데 필요한 장비와 상용 칩 제조 측면에서 더 저렴합니다."
더 탐색 인체-온-칩 시스템으로 약물 테스트 향상 추가 정보 : Thomas E. Winkler et al. 저비용 미세 생리 학적 시스템 : 소장 모델링을위한 테이프 기반 칩-온-칩의 타당성 연구, Lab on a Chip (2020). DOI : 10.1039 / D0LC00009D 저널 정보 : Lab on a Chip 에 의해 제공 기술 KTH 왕립 연구소
https://phys.org/news/2020-03-ordinary-tape-chip-drug.html
.기포가 흐름과 함께 이동 : 파이프를 통해 이동하는 유체의 동작 시뮬레이션
에 의해 도쿄의 대학 도쿄 대학 연구자들은 점성 유체의 유동과 파이프 벽의 상호 작용을 이해하기 위해 점도의 밀도 의존성을 통합 한 새로운 물리적 모델을 개발하여 오일 운송과 같은 산업 공정의 효율성을 향상시킬 것을 약속합니다. 학점 : 도쿄 대학 산업 과학 연구소 2020 년 3 월 27 일
도쿄 대학 산업 과학 연구소의 연구원들은 정교한 물리적 모델을 사용하여 파이프를 통과하는 유체의 거동을 시뮬레이션했습니다. 전단 유발 기포 형성의 가능성을 포함함으로써, 많은 이전 연구의 가정과 달리 유체가 고정 경계와 접촉 할 때 상당한 미끄러짐을 경험할 수 있음을 발견했습니다. 이 연구는 유체를 펌핑 할 때 에너지 손실을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며 이는 가스 및 오일 공급 업체와 같은 많은 산업 응용 분야에서 중요한 문제입니다. 유체 역학은 가장 어려운 물리학 분야 중 하나입니다. 강력한 컴퓨터 와 간단한 가정을 사용 하더라도 유체 흐름의 정확한 시뮬레이션을 얻는 것은 매우 어려운 일입니다. 연구원들은 종종 파이프 라인을 통과하는 오일과 같은 실제 응용 분야에서 유체의 거동을 예측해야합니다. 문제를보다 쉽게하기 위해 유체와 솔리드 경계 (이 경우 파이프 벽) 사이의 계면에서 유체가 미끄러지지 않고 흐른다 고 가정하는 것이 일반적입니다. 그러나이 지름길을 뒷받침하는 증거는 부족했습니다. 보다 최근의 연구에 따르면 특정 상황에서 미끄러짐이 발생할 수 있지만 물리적 메커니즘은 여전히 미스테리 한 상태입니다. 유동 대학원의 유동 원점을보다 엄격하게 이해하기 위해 도쿄 대학의 연구원들은 용해 된 가스가 파이프의 내부 표면에서 기포로 바뀔 가능성을 포함하는 고급 수학적 모델을 만들었습니다. 첫 번째 저자 인 Yuji Kurotani는“ 액체 흐름의 미끄럼 방지 경계 조건은 유체 역학 에서 가장 근본적인 가정 중 하나입니다 . "그러나 기포의 영향을 무시하는이 조건에 대한 엄격한 물리적 기초는 없습니다." 이를 위해 연구원들은 유체 흐름을 제어하는 기본 법칙 인 Navier-Stokes 방정식과 액체에서 기체로의 변화와 같은 위상 전이 를 설명하는 Ginzburg-Landau 이론 을 결합했습니다. 시뮬레이션 결과 파이프 벽에 형성되는 작은 미세 기포로 인해 유동 미끄러짐이 발생할 수 있음이 밝혀졌습니다. 유체 의 전단력에 의해 생성 된 기포는 종종 매우 작게 유지되기 때문에 실제 생활에서 탐지를 피합니다. 수석 저자 인 Hajime Tanaka는“ 점도 변화에 수반되는 밀도 변화가 기포 형성을 향한 시스템을 불안정하게 할 수 있음을 발견했다 . 전단 유도 기상 형성은 흐름 미끄러짐에 대한 자연스러운 물리적 설명을 제공한다. Kurotani는“우리 프로젝트의 결과는 연료 및 윤활제와 같은 점성 유체를 훨씬 적은 에너지 손실로 운반하는 새로운 파이프를 설계하https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800/2020/bubblesgowit.jpg는 데 도움이 될 수있다”고 말했다. 이 연구는 사이언스 어드밴스 (Science Advances )에 "고체 표면의 액체 흐름 미끄러짐의 새로운 물리적 메커니즘"으로 출판되었다 .
더 탐색 부분 혼합성에 의한 새로운 액체-액체 계면 변형의 발견 추가 정보 : "고체 표면의 액체 흐름 미끄러짐의 새로운 물리적 메커니즘" Science Advances (2020). DOI : 10.1126 / sciadv.aaz0504 , https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaaz0504
https://phys.org/news/2020-03-simulating-behavior-fluids-pipes.html
.천문학 자들은 3 개의 근처의 분자 구름을 찾아 낸다
Enrico de Lazaro가 2020 년 3 월 25 일 " 이전| 일본에서 노베 야마 45m 전파 망원경 을 사용하는 천문학 자 들은 근처에있는 3 개의 분자 구름 인 Orion A , Aquila Rift 및 Messier 17 (M17)에 대한 매핑 관찰을 수행했습니다 . Star Formation Project와 Nobeyama 45-m Radio Telescope에서 관찰 한 Orion A, Aquila Rift 및 Messeir 17의 CO 분자 무선 방출 선 강도. 이미지 크레디트 : NAOJ. Star Formation Project와 Nobeyama 45-m Radio Telescope에서 관찰 한 Orion A, Aquila Rift 및 Messeir 17의 CO 분자 무선 방출 선 강도. 이미지 크레디트 : NAOJ.
NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan)의 천문학자인 Fumitaka Nakamura 박사는“태양과 같은 별들은 성간 가스 구름에서 태어났다는 것을 알고 있습니다. "이 성간 가스 구름은 가시 광선에서 관찰하기 어렵지만 강한 무선 파장을 방출합니다." Nakamura 박사 팀은 Nobeyama 망원경의 새로운 100GHz 수신기 인 FOREST 기기를 사용하여 Orion A, Aquila Rift 및 M17의 상세한 라디오 맵을 만들었습니다. 이 목표는 각각 약 1,350, 1,422 및 6,849 광년 떨어져 있습니다. 천문학 자들은 그들의 데이터가 구름 내에서 분자 유출을 식별 할 수있는 충분한 능력을 가지고 있음을 보여주었습니다. 예를 들어, 그들은 Aquila Rift 내에서 4 개의 새로운 유출 후보를 식별했습니다. "Orion A 지역의 경우 미국의 CARMA 간섭계와 협력하여 데이터를 결합하여 해당 지역에서 가장 상세한지도를 만들었습니다." “지도의 공간 해상도는 약 3,200AU입니다. 이것은 태양계 크기의 60 배 정도의 작은 디테일을 보여줄 수 있다는 것을 의미합니다.” "세계에서 가장 강력한 전파 망원경 인 Atacama ALMA (Large Millimeter / submillimeter Array)는 ALMA의 시야 및 관측 시간 제약으로 인해 Orion A의 유사한 대규모지도를 얻을 수 없었습니다." 그러나 ALMA는 더 먼 거리의 성간 구름을 조사 할 수 있습니다. 따라서 Star Formation Project에서 얻은 Orion A 가스 구름의이 대규모의 가장 상세한 라디오 맵은 다른 관측 연구와 보완 적입니다.” 그들의 결과는 에 나타나는 일본의 천문 학회의 간행물 .
후 미타카 나카무라 외 . 2019. 인근 분자 구름 Orion A, Aquila Rift 및 M17에 대한 노베 야마 45m 매핑 관측 : 프로젝트 개요. 일본 천문 학회 발행 71, 이슈 보충 _1, S3; 도 : 10.1093 / pasj / psz057
http://www.sci-news.com/astronomy/orion-a-aquila-rift-messier-17-molecular-clouds-08261.html
.이중벽 나노 튜브는 전기 광학적 장점이 있습니다
라이스 대학교 Mike Williams Rice University 이론가들은 이중벽 탄소 나노 튜브에서 플 렉소 일렉트릭 효과를 계산했습니다. 그래 핀 시트 (상부)의 어느 한쪽에있는 원자의 전위 (P)는 동일하지만, 시트가 나노 튜브로 만곡 된 경우에는 동일하지 않다. 이중벽 나노 튜브 (하단)는 내부 및 외부 튜브의 밴드 갭이 비틀 거리면서 독특한 효과를 나타냅니다. 크레딧 : Yakobson Research Group / Rice University ,2020 년 3 월 27 일
하나의 나노 튜브는 전자 응용 분야에 유용 할 수 있지만, 두 개의 튜브가 최고 일 수 있다는 새로운 증거가 있습니다. Rice University의 엔지니어 들은 전기적 특성을 위해 단일 벽 탄소 나노 튜브 를 사용할 때 크기가 중요하다는 것을 이미 알고있었습니다 . 그러나 지금까지 아무도 러시아 인형 같은 다층 벽관 구조에 직면했을 때 전자가 어떻게 작용하는지 연구하지 않았습니다. 라이스 재료 이론가 인 보리스 야콥슨 (Boris Yakobson)은 반도체 이중벽 탄소 나노 튜브 의 곡률 이 플 렉소 일렉트릭 전압에 미치는 영향을 계산했다. 이는 나노 튜브의 내벽과 외벽 사이의 전기적 불균형을 측정 한 것이다. 이것은 나노 전자 응용 분야, 특히 광전지에 적합한 중첩 나노 튜브 쌍이 될 수있는 방법에 영향을 미칩니다. 이론적 연구 Yakobson의 브라운 대학 공학 그룹으로는 미국 화학 학회 저널에 나타납니다 나노 편지 . 2002 년 연구에서 Yakobson과 그의 라이스 동료들은 전하 전송, 양극과 음극 사이의 전압이 서로간에 전압이 존재하게하는 차이가 나노 튜브 벽의 곡률에 선형으로 비례하는 방법을 밝혀 냈습니다. 튜브의 폭은 곡률을 지시하고 실험실은 나노 튜브가 얇을수록 (따라서 곡률이 클수록) 전위 전압이 더 크다는 것을 발견했습니다. Yakobson은 탄소 원자가 편평한 그래 핀을 형성 할 때 평면의 양쪽에있는 원자의 전하 밀도는 동일하다고 말했다. 그래 핀 시트를 튜브로 만곡 시키면 대칭성이 깨져서 균형이 바뀝니다. 연구진에 따르면, 이는 2-D 탄소의 플 렉소 일렉트릭 (flexoelectricity)이 "놀랍지 만 미묘한 효과"라고 언급 한 곡률의 방향과 비례하여 플 렉소 일렉트릭 로컬 쌍극자를 생성한다. 그러나 하나 이상의 벽은 균형을 크게 복잡하게하여 전자 분포를 변경합니다. 이중벽 나노 튜브에서, 내부 및 외부 튜브의 곡률이 상이하여 각각 별개의 밴드 갭을 제공합니다. 또한이 모델은 외벽의 플 렉소 일렉트릭 전압이 내벽의 밴드 갭을 이동시켜 내포 시스템에서 엇갈린 밴드 정렬을 생성 함을 보여 주었다. Yakobson 박사는“참신한 점은 삽입 된 튜브 '아기'(내부) 마트 료 시카가 외부 나노 튜브에 의해 생성 된 전압으로 인해 양자 에너지 레벨이 모두 이동되었다는 점이다. 다른 곡률의 상호 작용은 약 2.4 나노 미터의 임계 임계 직경에서 발생하는 스 트래들 링-스 태거 대역 갭 전이를 야기한다고 그는 말했다. Yakobson은“이것은 본질적으로 양전하와 음전하를 분리하여 전류를 생성하기위한 전제 조건 인 태양 전지의 큰 장점이다. "광이 흡수 될 때, 전자는 항상 채워진 원자가 밴드의 상단 ( '플러스'홀을 남겨두고)에서 빈 컨덕턴스 밴드의 가장 낮은 상태로 점프합니다. "그러나 엇갈린 구성에서는 서로 다른 튜브 또는 층에있게된다"고 그는 말했다. " '플러스'와 '마이너스'는 튜브 사이에서 분리되어 회로에서 전류를 생성하여 흐를 수 있습니다." 연구팀은 또한 양 또는 음의 원자로 나노 튜브 표면을 수정하면 최대 3 볼트의 "실질적인 전압"을 생성 할 수 있음을 보여 주었다. 연구원들은“ 기능화는 나노 튜브의 전자적 특성을 강하게 방해 할 수 있지만, 특정 응용 분야에서 전압 을 유도하는 매우 강력한 방법 일 수있다 . 연구팀은이 연구 결과가 질화 붕소 및 이황화 몰리브덴을 포함한 다른 유형의 나노 튜브에 자체적으로 또는 탄소 나노 튜브와의 하이브리드로서 적용될 수 있다고 제안했다.
더 탐색 1D 반 데르 발스 이종 구조를 생성하는 중첩 나노 튜브 추가 정보 : Vasilii I. Artyukhov et al., 탄소 나노 튜브에서의 Flexoelectricity 및 전하 분리, Nano Letters (2020). DOI : 10.1021 / acs.nanolett.9b05345 저널 정보 : Nano Letters 라이스 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-03-double-walled-nanotubes-electro-optical-advantages.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.
.Quantum copycat : 연구원들은 보손이 페르미온처럼 행동하는 새로운 방법을 찾습니다
펜실베이니아 주립 대학교 샘 홀 티스 (Sam Sholtis) Penn State의 연구원들은이 장치를 사용하여 원자로 구성된 초 냉각 1 차원 가스 배열을 만듭니다. 이 원자는 모든 입자를 분류 할 수있는 두 가지 등급 중 하나 인 보손입니다. 일반적으로 다른 종류의 입자 인 boson과 fermion은 상당히 다르게 행동합니다. 그러나, 1 차원 가스에서 보손들 사이의 내부 상호 작용이 매우 강할 때, 이들의 공간 분포는 비상 호작용 페르미온과 동일하다. 연구원들은 이제 가스가 여전히 1 차원으로 제한되면서 팽창 될 수있을 때, 그들의 속도 분포는 상호 작용하지 않는 페르미온 가스와 동일하게된다는 것을 보여 주었다. 크레딧 : Nate Follmer, Penn State 2020 년 3 월 27 일
아 원자에서 원자까지 모든 입자가 분류 될 수있는 두 종류의 보손과 페르미온은 대부분의 상황에서 매우 다르게 행동합니다. 동일한 보손이 모이는 것을 좋아하지만 동일한 페르미온은 반사회적인 경향이 있습니다. 그러나 한 차원에서 (선상에서만 움직일 수있는 입자를 상상해보십시오), 보손은 마치 fermion처럼 스탠드 오프 (off-offish) 해져서 같은 위치를 차지하는 사람은 없습니다. 이제 새로운 연구 결과에 따르면 페르미온처럼 작용하는 물질도 같은 속도로 일어날 수 있습니다. 이 발견은 양자 시스템에 대한 우리의 기본적인 이해에 추가되며 양자 장치의 최종 개발에 영향을 줄 수 있습니다. 펜실베니아의 물리 물리학 교수이자 연구 지도자 중 한 명인 데이비드 와이스 (David Weiss)는“ 자연의 모든 입자는 스핀에 따라 고전 물리학 에서 실질적으로 유사하지 않은 양자 특성에 따라 두 가지 유형 중 하나가된다 ”고 말했다. 팀. 스핀이 전체 정수인 Boson은 동일한 양자 상태를 공유 할 수 있지만, 스핀은 반 정수인 Fermion은 불가능합니다. 입자가 차갑거나 밀도가 높으면 Boson은 Fermion과 완전히 다르게 행동합니다. Bosons는 'Bose-Einstein condensates '같은에서 몰려 양자 상태 . 페르미온은, 다른 한편으로는, 소위 형성 의해 가능한 상태 하나를 채우기'페르미 바다. " 펜 스테이트 (Penn State)의 연구원들은 이제 실험적으로 보손이 한 차원으로 팽창 할 때 (원 자선이 더 길게 퍼져 나갈 수 있음) 페르미 해 (Fermi sea)를 형성 할 수 있음을 실험적으로 입증했다. 이 연구에 대한 논문은 2020 년 3 월 27 일 사이언스 지에 실렸다 . 펜실베니아 물리학과 교수 인 마르코스 리골 (Marcos Rigol)은“같은 페르미온은 반사회적이며, 같은 장소에 둘 이상을 가질 수 없으므로 매우 추울 때는 상호 작용하지 않는다”고 말했다. "보존은 같은 장소에있을 수 있지만, 상호 작용이 매우 강하면 에너지가 너무 비싸게된다. 결과적으로, 1 차원으로 이동하도록 제한 될 때, 공간 분포 는 비상 호작용 페르미온의 공간 분포 처럼 보일 수있다. 2004 년 David의 연구 그룹은 실험적으로이 현상을 입증했으며, 이는 1960 년대에 이론적으로 예측 된 것입니다. " 강하게 상호 작용하는 boson과 non-interacting fermions의 공간적 특성은 한 차원에서 동일하지만, boson은 여전히 서로 같은 속도를 가질 수 있지만 fermions는 그렇지 않습니다. 이것은 입자의 기본 특성 때문입니다. "2005 년에 대학원생 인 마르코스는 강하게 상호 작용하는 보손이 한 차원으로 확장 될 때 그들의 속도 분포가 페르미 해를 형성 할 것이라고 예측했습니다." "이 놀라운 현상을 보여주기 위해 그와 함께 일하게되어 매우 기뻤습니다."
1 차원으로 확장하는 강하게 상호 작용하는 보손의 포획 된 가스의 속도 분포의 진화. 초기에 정점에 도달 한 'bosonic'분포 (보라색 선)는 점차 둥근 'fermionic'분포 (진한 빨간색 선)로 바뀝니다. 최종 모양은 동일한 초기 함정에서 페르미온을 특징 짓는 페르미 해와 같습니다. 크레딧 : Weiss Laboratory, Penn State
연구팀은 레이저 격자를 사용하여 원자를 포획하는 광학 격자를 사용하여 붕소 원자 ( '보스 가스')로 구성된 초저온 1 차원 가스 배열을 만듭니다. 광 트랩에서 시스템은 평형 상태에 있으며 강하게 상호 작용하는 Bose 가스는 fermion과 같은 공간 분포를 갖지만 여전히 boson의 속도 분포를 갖습니다. 연구원들이 포획 광의 일부를 차단하면 원자가 한 차원으로 확장됩니다. 이 팽창 동안, boson의 속도 분포는 fermions와 동일한 것으로 부드럽게 변형됩니다 . 연구자들은 이러한 변화를 그대로 따라갈 수 있습니다. Rigol은“광학 격자에서 초저온 가스의 역학은 최근에야 탐구되기 시작한 많은 참신한 현상의 원천”이라고 말했다. 예를 들어 Dave의 연구팀은 2006 년 Bose 가스가 한 차원에서 역학을 겪은 후 온도와 같이 보편적 인 것이 잘 정의되지 않았다는 사실을 보여주었습니다. '통합 성'으로 통합 성은 새로 관측 된 동적 페르미온 화 현상에서 핵심적인 역할을합니다. " 시스템은 "통합 가능"하기 때문에 연구자들은이 시스템을 매우 상세하게 이해하고 이러한 1 차원 가스의 역학적 행동을 연구함으로써 물리학의 광범위한 문제를 해결하고자합니다. 와이스는“지난 반세기 동안 평형 양자 시스템의 많은 보편적 특성이 밝혀졌다. "동적 시스템에서 보편적 인 행동을 식별하는 것이 더 어려웠다. 1 차원 가스의 역학을 완전히 이해 한 다음 점차적으로 가스를 덜 통합 할 수있게함으로써 동적 양자 시스템에서 보편적 인 원리를 식별 할 수 있기를 희망한다." 역동적이고 상호 작용하는 양자 시스템은 기본 물리학의 중요한 부분입니다. 또한 양자 시뮬레이터와 양자 컴퓨터를 포함하여 많은 실제 및 제안 된 양자 장치가 기반을두고 있기 때문에 기술적으로 관련성이 높아지고 있습니다. "우리는 10 년 전에 현장에서 일하는 이론가에게 '우리의 생애에서 이것을 볼 수 있을까?' 리골은 "아무도 말하지 않았을 것이다"라고 말했다. Penn State의 연구팀은 Rigol 및 Weiss 외에도 Joshua M. Wilson, Neel Malvania, Yuan Le 및 Yicheng Zhang을 포함합니다. 이 연구는 미국 국립 과학 재단과 미 육군 연구소에서 자금을 지원했습니다. 계산은 Penn State Institute for Computational and Data Sciences에서 수행되었습니다.
더 탐색 보스-아인슈타인의 혼화 특성으로 인한 놀람 추가 정보 : Joshua M. Wilson et al., 동적 Fermionization 관찰, Science (2020). DOI : 10.1126 / science.aaz0242 저널 정보 : 과학 에 의해 제공 펜실베니아 주립 대학
https://phys.org/news/2020-03-quantum-copycat-bosons-fermions.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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