이론 물리학에서 복잡한 문제를 해결할 수있는 기계 개발
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.우주의 확장에 대한 수수께끼? 이론 물리학 자, 과학적 논쟁 해결을위한 가설
제공 TOPICS : 천체 물리학대학 제네바 으로 제네바 대학, 2020년 3월 13일 우주 확장
UNIGE 연구원은 우주의 팽창 속도에 대한 과학적 논쟁을 대규모로 완전히 동 질적이지 않다고 제안함으로써 해결했다. 지구, 태양계, 은하계 전체 와 우리에게 가장 가까운 수천 개의 은하들은 직경이 2 억 5 천만 광년 인 광대 한“거품”으로 움직이며, 물질의 평균 밀도는 나머지 우주의 절반에 해당합니다. . 이것은 제네바 대학 (UNIGE)의 이론 물리학자가 10 년 동안 과학계를 분열시킨 수수께끼를 풀기 위해 제시 한 가설입니다. 우주가 어느 속도로 확장되고 있습니까? 지금까지 적어도 두 개의 독립적 인 계산 방법은 통계적으로 조정할 수없는 편차로 약 10 % 차이가 나는 두 개의 값에 도달했습니다. Physics Letters B 저널에 제시된이 새로운 접근법은 “새로운 물리학”을 사용하지 않고 이러한 차이를 없앱니다. 벨기에의 캐논이자 물리학 자 Georges Lemaître (1894-1966)가 처음으로 제안하고 Edwin Hubble (1889-1953)이 처음으로 제안한 135 억 년 전에 빅뱅이 발생한 이후 우주가 팽창 하고 있습니다. 미국의 천문학자는 1929 년에 모든 은하가 우리에게서 멀어지고 있으며 가장 먼 은하가 가장 빠르게 움직이고 있음을 발견했습니다. 이것은 과거에 모든 은하들이 같은 장소에 있었을 때, 빅뱅에만 해당 할 수있는 시간이 있었음을 암시한다. 이 연구는 우주의 팽창률을 나타내는 허블 상수 (H 0 )를 포함한 허블-레마 니어 법칙을 일으켰다 . 최고의 H 0현재 추정치는 약 70 (km / s) / Mpc입니다 (즉, 우주가 3 천 2 백 26 만 광년마다 초당 70km 더 빠르게 확장됨을 의미). 문제는 두 가지 상충되는 계산 방법이 있다는 것입니다. 산발적 인 초신성 첫 번째는 우주 전자 레인지 배경을 기반으로합니다.이 우주는 어디에서나 우리에게 오는 전자 레인지입니다. 우주가 빛이 자유롭게 순환 할 수있을 때까지 방출되었습니다 (빅뱅 후 약 370,000 년). 플랑크 우주 임무에 의해 공급되고, 우주 균질 등방성이라는 사실을 주어 정확한 데이터를 사용하여, 67.4의 값이 H 얻어진다 0 시나리오 흐르기 일반 상대성 아인슈타인의 이론을 사용. 두 번째 계산 방법은 먼 은하에서 산발적으로 나타나는 초신성을 기반으로합니다. 이러한 이벤트는 매우 밝고 고정밀 거리 관찰자 것이 가능 H의 값을 결정하도록했다 접근법 제공 0 74한다.
루카스 롬 브리 저 루카스 롬 브리 서, UNIGE 과학부 이론 물리학과 조교수. 크레딧 : UNIGE UNIGE
과학 학부의 이론 물리학과 교수 인 Lucas Lombriser는 다음과 같이 설명합니다. 과학 논란을 불러 일으키고 심지어 우리가 '새로운 물리학'을 다룰 것이라는 희망을 불러 일으키는 데 많은 시간이 걸리지 않았습니다.” 그 차이를 좁히기 위해 Lombriser 교수는 우주가 주장한 것처럼 동 질적이지 않다는 생각을 들었다. 물질이 은하 내부와 외부에 다르게 분포되어 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 그러나 은하보다 수천 배나 큰 부피로 계산 된 물질의 평균 밀도의 변동을 상상하기가 더 어렵습니다. "허블 버블" “우리가 일종의 거대한 '거품'에 있다면 물질의 밀도가 전체 우주의 알려진 밀도보다 현저히 낮은 Lombriser 교수는 계속해서 초신성 거리와 궁극적으로는 H 0. ” 이 "허블 버블"은 거리 측정을위한 기준으로 작용하는 은하를 포함하기에 충분히 커야 할 것이다. 이 거품에 대해 2 억 5 천만 광년의 직경을 설정함으로써 물리학자는 내부 물질의 밀도가 나머지 우주보다 50 % 낮 으면 허블 상수에 대해 새로운 값을 얻을 수 있다고 계산했습니다. 우주 마이크로파 배경을 사용하여 얻은 것과 함께. Lombriser 교수는“이러한 규모에서 변동이있을 확률은 20 분의 1에서 5 분의 1 일 것입니다. 광대 한 우주에는 우리와 같은 많은 지역이 있습니다.”
참조 : 루카스 Lombriser 의해 "우주 마이크로파 배경 로컬 허블 상수 일관성"2 월 17 일 (2020) 물리 문자 B . DOI : 10.1016 / j.physletb.2020.135303
.대변 미생물 총 이식은 C. difficile 환자를 성공적으로 치료합니다
에 의해 버밍엄 대학 이 사진은 혈액 한천 플레이트에서 48 시간 성장 후 클로스 트리 디움 디피 실레 콜로니를 묘사합니다. 혐기성 그램 양성 막대 인 확대 4.8XC difficile은 항생제 관련 설사 (AAD)의 가장 흔한 원인입니다. AAD의 모든 에피소드 중 약 15-25 %를 차지합니다. 크레딧 : CDC 2020 년 3 월 16 일
버밍엄 대학교 (University of Birmingham)의 새로운 연구에 따르면 FMT ( Faecal Microbiota Transplants)는 Clostridioides difficile ( C.diff ) 감염 환자를 치료하는 데 매우 성공적인 것으로 나타났습니다 . EClinical Medicine 에 발표 된 NHS 환자에게 FMT 치료를 제공하는 최초의 허가 된 영어 대변 은행의 결과 에 따르면 78 %가 환자의 설사가 중단되고 치료 후 90 일 안에 회복되지 않은 것으로 나타났습니다. 항생제는 C.diff 의 첫 번째 에피소드를 치료하는 데 효과적 일 수 있습니다 . 그러나 환자의 10-20 %가 반응하지 않고 감염이 재발합니다. 재발 성 감염에서 항생제의 성공률은 30 % 정도로 낮을 수 있습니다. C.diff 감염은 다른 감염에 대해 제공된 항생제에 의해 장내 세균이 죽어 발생하며 심한 설사, 복통을 유발 하며 노인 환자에게는 치명적일 수 있습니다 . FMT 동안, 건강한 기증자의 대변에있는 좋은 박테리아는 감염된 환자의 내장으로 옮겨집니다. 영국 버밍엄 대학교 (Birmingham University)의 마이크로 바이 옴 치료 센터 (Microbiome Treatment Center)는 영국 내 최초로 NHS 환자에게 의약품 및 건강 관리 제품 규제 기관 (MHRA)의 FMT 준비 허가를 받았습니다. 전담 센터를 설립하기 전에 영국 전역의 많은 환자들이이 치료에 접근 할 수 없었습니다. 과학적 연구에 따르면 FMT 치료는 특히 환자의 감염이 다시 돌아 왔을 때 C.diff 감염을 위한 고가의 특수 항생제 치료보다 낫습니다 . 버밍엄 대학교에서 허가 된 FMT 서비스의 개발은 NHS 전역의 FMT 치료에 대한 공급의 폭을 넓히고 평등 한 접근을 향상시킬 것입니다. 버밍엄과 다른 센터에서 FMT가 C.diff 감염뿐만 아니라 궤양 성 대장염 및 장내 미생물 과 관련된 다른 질병과 같은 질병을 치료하는 방법에 대해 연구하는 연구원들에게 중요한 지원을 제공 할 것 입니다. South Tees Hospital NHS Foundation Trust의 미생물 임상 컨설턴트 인 빅토리아 맥쿤 박사 (Dr. Victoria McCune) 박사는 다음과 같이 말했다. "우리의 연구는 FMT로 재발하는 C.diff 환자 치료의 이점을 성공적으로 보여 주었습니다 . FMT를 만드는 표준화 된 접근 방식은 더 많은 환자들에게이 치료의 품질과 안전성을 향상시킬 것입니다." 버밍엄 대학 미생물 및 감염 연구소의 임상 및 공중 보건 세균학 교수 인 Peter Hawkey 교수는 다음과 같이 말했다. "이 연구는 규제되지 않은 잠재적으로 위험한 대변 이식 방법을 영국의 수천 명의 환자에게 영향을 미치는 심각한 질병에 대한 신속하고 안전한 규제 생명 구명 치료를 제공하는 국가 서비스로 전환했습니다."
더 탐색 대변 이식은 항생제 내성 박테리아에 가장 적합 할 수 있습니다.
https://medicalxpress.com/news/2020-03-fecal-microbiota-transplants-successfully-patients.html
.과학자들은 생명의 빌딩 블록의 기원을 발견했습니다
에 의해 Rutgers 대학 신진 대사의 진화에서 가장 초기 단백질 중 하나 일 수있는 접힘 (모양). 크레딧 : Vikas Nanda / Rutgers , 2020 년 3 월 16 일
University Rutgers의 연구자들은 신진 대사를 담당하는 단백질 구조의 기원을 발견했습니다. 지구상에서 초기 생명력을 공급하고 NASA가 다른 행성에서 생명체를 찾는 데 사용할 수있는 화학 신호 역할을하는 단순한 분자. 35 억년에서 25 억년 전에 가장 초기 단백질이 어떻게 생겼는지 예측하는 그들의 연구 는 국립 과학원 논문지 ( Proceedings of National Sciences)에 게재되었다 . 과학자들은 수천 조각 퍼즐처럼 현재에서 과거까지 효소 (단백질)의 진화를 되돌아왔다. 퍼즐에 대한 해결책은 두 개의 빠진 조각이 필요했고, 지구상의 생명은 그것들 없이는 존재할 수 없었습니다. 이 팀은 신진 대사에서 역할에 의해 연결된 네트워크를 구축함으로써 누락 된 부분을 발견했습니다. Rutgers Robert Wood Johnson Medical의 생화학 및 분자 생물학 교수 인 Vikas Nanda는 "우리는 지구상에서 어떻게 삶이 시작되었는지에 대해 거의 알지 못한다. 첨단 생명 공학 및 의학 센터의 학교 및 거주 교직원. "우리의 예측은 지구에서 생명체의 기원을 더 잘 이해하고 다른 곳에서 생명체가 어떻게 생길 수 있는지를 알기 위해 실험실에서 테스트 될 것입니다. 우리는 실험실에서 단백질 모델을 구축하고 이들이 신진 대사에 중요한 반응을 유발할 수 있는지 테스트하고 있습니다." ENIGMA (지구 및 미생물 조상의 나노 머신 진화)라고 불리는 Rutgers가 주도하는 과학자 팀은 NASA 보조금과 NASA Astrobiology Program의 멤버쉽을 통해 연구를 수행하고 있습니다. ENIGMA 프로젝트는 인생의 초기 단계에서 촉매 작용을 한 가장 간단한 단백질의 역할을 밝히고 자합니다. ENIGMA 수석 연구원이자 Rutgers University-New Brunswick의 저명한 교수 인 Paul G. Falkowski는“우리는 생명체가 아주 작은 빌딩 블록으로 만들어졌으며 우리와 같은 세포와 더 복잡한 유기체를 만들기 위해 레고 세트처럼 등장했다고 생각한다. 환경 생물 물리학 및 분자 생태학 실험실을 이끌고 있습니다. "우리는 궁극적으로 세포, 동물 및 식물의 진화로 이어진 레고 세트의 생명체를 발견했다고 생각합니다." Rutgers 팀 은 초기 신진 대사에서 첫 번째 구조 인 두 개의 단백질 "폴드" 에 중점을 두었습니다 . 이들은 철-황 화합물에 결합하는 페레 독신 접힘 및 뉴클레오티드 (DNA 및 RNA의 빌딩 블록)에 결합하는 "로스 만"접힘이다. 이것들은 인생의 진화에 꼭 맞아야하는 두 조각의 퍼즐입니다. 단백질은 아미노산 사슬이며 공간에서 사슬의 3 차원 경로를 접힘이라고합니다. 페레 독신은 현대 단백질에서 발견되는 금속이며 대사를 촉진하기 위해 세포 주변의 전자를 셔틀합니다. 전자는 고체, 액체 및 가스 및 전력 공급 시스템을 통해 흐르고 생명을 지탱할 수있는 다른 행성 시스템에 동일한 전기력이 존재해야합니다. 두 개의 겹이 공통 조상을 공유했을 수 있다는 증거가 있으며, 사실 인 경우 조상이 인생의 첫 번째 대사 효소 일 수 있습니다. 더 탐색 과학자들은 인생이 시작되었을 때 존재할 수있는 단백질을 식별합니다
추가 정보 : Hagai Raanan el al., "고대 대사 네트워크의 근본에 작은 단백질이 접 힙니다 . " PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1914982117 저널 정보 : 국립 과학 아카데미의 절차 Rutgers University 제공
https://phys.org/news/2020-03-scientists-blocks-life.html
.기계적으로 제어 가능한 비선형 유전체
Thamarasee Jeewandara, Phys.org 헤테로 에피 택시의 구조적 특성. (A) BSTO 및 BTO 시스템의 개략도. (B) 에피 택셜 관계의 개략도. (C) 이종 구조의 평면 외 x- 선 2θ-θ 스캔. 임의의 단위. (D) SRO (222), BTO (111) 및 AZO (002)의 요동 곡선. (E) Muscovite {202}, SRO {002}, BTO {002} 및 AZO {101}의 Φ- 스캔. (F) 인터페이스에서의 단면 TEM 이미지 및 삽입 된 해당 고속 푸리에 변환 (FFT) 패턴. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz3180 2020 년 3 월 16 일 기능
변형 민감성 바륨 스트론튬 티타 네이트 (Ba x -Sr 1-x -TiO 3 ) 페 로브 스카이 트 시스템은 우수한 비선형 유전체 거동에 널리 사용됩니다. Science Advances 에 대한 새로운 보고서에서 DL Ko와 대만, 홍콩 및 미국 소재 과학 및 공학, 물리, 전자 및 정보 공학 연구팀은 부전 Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3 (BSTO) 및 가요 성 Muscovite 기판 에 강유전체 BaTiO 3 (BTO)를 에피 택셜로 . 간단한 굽힘을 통한 기계적 힘의 적용으로 유전 상수를 조절BSTO의 경우 -77 ~ 36 % 범위의 BTO 기반 강유 전계 효과 트랜지스터 의 채널 전류는 2 차로 증가합니다. Ko et al. 위상 필드 시뮬레이션을 구현하고 이론적 지원을 제공하기 위해 위상 전이 및 대역 구조 결정을 탐색하여 자세한 메커니즘을 연구했습니다. 이 분야는 고품질 산화물 헤테로 에피 택시를 기반으로 기계적으로 제어 가능한 구성 요소를위한 새로운 길을 열어 줍니다. 고체에서 원자의주기적인 배열은 에너지 최소화의 결과이며, 관련된 원자와 그에 상응하는 배열 은 재료 의 특성을 결정할 수 있습니다 . 결과적으로 재료 과학자는 재료 기능을 튜닝하기위한 기본 접근 방식으로 원자 배열 또는 변형 응용의 주기성을 동적으로 조정할 수 있습니다. 연구원들은 이전에 정수압 적용을 포함하여 재료에 변형을 가하기위한 몇 가지 접근법을 제안했습니다외력을 통한 격자 변경의 직접적인 증거로서 X- 선 분석을 통한 회절 피크의 이동을 관찰합니다. 예를 들면, 자기장, 전기장 및 광 조사 등의 외부 자극에 의한 자기, 전왜하고 격자의 변화를 겪을 수 photostriction . 재료에 기계적 힘을 가하는 개념은 재료 변형을 일으키는 가장 간단한 방법이므로 수동 굽힘을 통해 실현할 수 있습니다. 결함 형성에 의한 흡수없이 변형을 가하기 위해, 재료 과학자들은 단결정 또는 에피 택셜 막과 같은 고품질의 재료를 요구하지만, 대부분의 단결정은 기계적으로 구부릴 수 없습니다.
굽힘에서 2-D muscovite의 다른 결과. 이 연구에서는 접착제를 사용하여 이종 구조의 가장자리를 밀봉하여 이종 구조의 강력한 연결을 제공했습니다. 이것이 이종 구조에 변형을 가하는 열쇠입니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz3180
2 차원 (2-D) 층상 산화물 모스크바 사람들은 그들의 우수한 기계적 유연성과 높은 융점 (~ 1260 적격 후보 0 C로 1,290 0 C). 비선형 유전체 격자에 변형이 가해지면 전하 저장 능력과 강유전체 분극의 크기를 바꿀 수 있습니다. 비선형 유전체 재료는 격자 구조와 속성 사이, 그리고 전통적인 비선형 유전체 사이에 강한 결합을 제공합니다. 무독성 페 로브 스카이 트 Ba x Sr 1-x TiO 3 시스템은 변형 적용에 높은 감도를 나타 냈습니다. 결과적으로 Ko et al. 선택된 상자성 Ba 0.5 Sr 0.5본 연구에서 모델 시스템으로서 TiO 3 (BSTO) 및 강유전체 BaTiO 3 는 기계적 굽힘에 의한 제어를 나타낸다. 연구팀 은 Ba x Sr 1-x TiO 3 시스템 의 강유전-대-유전 위상 전이 를 조정하여 기계적 굽힘을 통해 해당 유전체 및 강유전 특성을 제어했습니다. 그들은 커패시턴스-전압 (CV), 분극화 전압 (PV) 및 전류-전압 (IV) 측정을 사용하여 BSTO 의 유전 상수 와 BTO의 강유전 특성 을 특성화했습니다 . 또한 이동성이 높은 알루미늄 도핑 산화 아연 (AZO) 반도체 층으로 BTO를 기반으로 강유 전계 효과 트랜지스터 (FeFET)를 구축하고 BSTO 커패시터와 BTO FeFET에 대한 굽힘 효과를 연구하기 위해 채널 전류를 측정했습니다. 팀은 굽힘 상태에서 격자의 변화를 관찰했습니다.라만 분광법 및 X- 선 광전자 분광법 을 사용하여 다양한 굽힘 조건 하에서 반도체 AZO 층의 전자 구조에 대한 BTO 편광의 영향을 강조했습니다.
강유전성. (A) muscovite 기판의 곡률과 두께 사이의 관계. (B) 다른 굽힘 곡률에서 BSTO의 유전 상수. (C) 다른 굽힘 곡률에서 다양한 전기장의 조정 가능성. (D) 굽힘 상태에서의 CV 버터 플라이 형상 및 다른 굽힘 상태에서의 유전 상수. (E) 다양한 인장 및 압축 굽힘 곡률에서 분극 전압 히스테리시스 루프. 학점 : Deng Li Ko, 대만 신주 30010 소재 Chiao Tung University 소재 과학 및 공학과. (F) 다른 굽힘 곡률에서 BSTO 및 BTO의 전이 온도. (G) 0.1, 0.13, 0.2 및 0.285 mm-1의 굽힘 및 굽힘 곡률에서의 라만 신호의 진폭. (H) 실온 내지 170 ℃ 범위의 온도에서 헤테로 구조의 라만 스펙트럼. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz3180 Ko et al.
우수한 결정 성을 가진 muscovite 기판에 BSTO 커패시터와 BTO FeFET 시스템을 엔지니어링하여 X- 선 회절을 사용하여 검사했습니다. 그들은 2 차 상이없는 이종 구조의 높은 결정질을 기록하고 로킹 커브 측정을 사용하여 각 층의 결정질을 계산했다 . 재료의 미세 구조를 조사하기 위해 고분해능 투과 전자 현미경으로 이종 구조를 특성화 하고 기계적 유연성으로 인해 Muscovite 기판을 사용한 기계적 굽힘에 의한 변형률을 조사했다. 연구진은 BTO 강유전성과 BSTO의 유전 상수의 변화를 관찰하기 위해 기계적 굽힘을 통해 변형을가했습니다. 그들은 캐패시턴스-전압 (CV) 및 편광-전압 (PV) 측정을 수행하여 기계적 굽힘에서 BTO의 편광 강도가 점차 약해 졌는지 이해했습니다. BSTO 커패시터의 전기 동조 가능성은 약 60 ~ 70 %에 이르렀으며, 이종 구조의 고품질을 나타내며, 전기 상수만으로 유전 상수를 조절할 수 있으며, 양 (인장 변형률) 및 음 (압축 변형률) 벤딩에서 증가 또는 감소 할 수 있습니다. 곡률. Ko et al. 격자 구조를 신장시켜이 유전체 물질에 저장된 전하량을 조정하고, 비선형 유전체 특성에 대한 거동은 기계적 굽힘 하에서 제어되고 반복 될 수 있다는 점에 주목했다.
유연한 FeFET의 특성. (A) 유연한 FeFET의 개략도. (B) -1에서 6V까지 스위핑하는 VG 하에서 ID-VG 반 시계 방향 곡선의 다른 굽힘 결과. (C) 압축 굽힘 하에서 ID-VG 반 시계 방향 곡선. (D) 굽힘 및 굽힘 온 상태 전류의 비율. (E) 1000 회 굽힘 사이클 후에 5 회의 내구성 테스트가 시작되었고, 온 / 오프 전류 비율은 2 배였다. (F) AZO / BSTO 트랜지스터의 IDS는 굽힘시 무시할 수있는 변경을 보여줍니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz3180
팀은 강유전성 물질의 상 전이를 연구하기 위해 온도 의존 라만 분광법을 포함한 다중 측정을 통해 강유전 특성을 변경하기위한 기계적 굽힘 능력을 조사했습니다. 결과는 기계적 굽힘을 통해 강유전 상태를 제어하기위한 직접적인 증거를 제공하고 장치의 추가 설계 최적화를 통해 간단하고 조정 가능한 강유전성 커패시터를 기계적으로 제어 된 트랜지스터로 변환 할 수있었습니다. 압축 및 인장 굽힘은 온 상태 전류를 감소 시켰지만 인장 굽힘에서는 변형 효과가 분명했습니다. 과학자들은 AZO / BTO / SRO (Strontium ruthenate) / muscovite 기판이 기계적으로 제어 가능한 트랜지스터임을 확인했습니다. 연구팀은 압전 응력 현미경 (PFM)과켈빈 프로브 힘 현미경 (KPFM).
굴곡 0.285mm-1 굽힘 곡률에서 스캐닝 프로브 현미경 검사법. (A) 폴링 공정 후 PFM 평면 외 위상. (B) KFMM 표면 전위는 PFM 측정 직후에 검출되었다. FeFET의 밴드 구조는 XPS 측정에 의해 조사되었다. (C) Pdown 및 Pup 상태에서 AZO / BTO 샘플의 Zn 2p 및 Ba 3d XPS 스펙트럼. (D) 구부러지지 않은, 굽힘 및 평탄화 된 상태에서 AZO / BTO 샘플의 Zn 2p 및 Ba 3d XPS 스펙트럼. (E 및 F) 굽힘 및 굽힘 상태에서 AZO / BTO 이종 접합에서의 에너지 밴드 정렬을 나타내는 개략도. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz3180
이러한 방식으로 DL Ko와 동료들은 2-D muscovite 기판에 반 유전성 BSTO, 강유전성 BTO 및 반도체 성 AZO 층을 사용하여 유연한 산화물 헤테로 에피 택셜 커패시터와 FeFET를 개발했다. BSTO 커패시터는 기계적 굽힘 하에서 유전 상수의 높은 조정 성을 보였다. FeFET 구성 요소에서, 이들은 BTO 강유전체에 대한 온 / 오프 전류의 비율에서 2 차 크기 변화에 도달했다. 이 연구의 결과는 간단한 기계적 굽힘을 통해 유연하고 조정 가능한 전기적 특성이 가능한 메커니즘에 대한 중요한 통찰력을 제공했습니다. 이 혁신적인 기술은 미래에 기계적으로 조정 가능한 기술을 적용 할 유망한 길을 제공 할 것입니다. 더 탐색 압전 반응 현미경에서 제어 가능한 기능성 강유전 영역 벽 더 많은 정보 : Ying-Hao Chu. Van der Waals 산화물 이종 에폭시 , npj Quantum Materials (2017). DOI : 10.1038 / s41535-017-0069-9 DL Ko et al. 기계적으로 제어 가능한 비선형 유전체, Science Advances (2020). DOI : 10.1126 / sciadv.aaz3180 저널 정보 : 과학 발전
https://phys.org/news/2020-03-mechanically-nonlinear-dielectrics.html
.3 차원에서 전자의 스핀 분극 제어
주제 : Lawrence Berkeley National Laboratory재료 과학토폴로지 절연체 작성자 : PAUL PREUSS, BERKELEY LAB 2013 년 3 월 14 일 과학자들은 광자 빔이 어떻게 전자의 스핀 분극을 뒤집을 수 있는지 발견
토폴로지 절연체의 내부 벌크는 실제로 절연체이지만 전자 (구)는 마치 금속을 통과하는 것처럼 표면에서 빠르게 움직입니다. 그러나 모 멘타 (방향성 리본)와 스핀 (화살표)이 함께 고정되어 스핀 편광됩니다. 버클리 연구소의 연구자들은 물질이 고 에너지 광자 (왼쪽에서 청록색 파동)에 부딪쳤을 때 방출되는 광전자 (오른쪽 위 화살표 영역)의 스핀 분극은이 입사광의 분극에 의해 완전히 결정된다는 것을 발견했습니다. (이미지 Chris Jozwiak, Zina Deretsky 및 Berkeley Lab Creative Services Office)
버클리 연구소 (Berkeley Lab)의 과학자들은 토폴로지 절연체가 레이저 빔에 부딪 칠 때 그들이 방출하는 전자의 스핀 분극이 3 차원으로 완전히 제어 될 수 있다는 것을 발견했다. 3D 토폴로지 절연체 (TI)라고하는 겉보기는하지만 본질적으로 이상한 결정질 재료는 재료 과학의 모든 분노입니다. 실온에서도 TI의 단일 덩어리는 벌크에서 우수한 절연체이지만 표면의 금속처럼 동작합니다. 연구원들은 표면을 빠르게 흐르는 전자가 "스핀 편광 (spin polarized)"되기 때문에 TI가 흥미로운 점을 발견했다. 전자의 스핀은 운동 방향에 수직으로 운동량에 고정되어있다. 이 흥미로운 전자 상태는 이전에는 볼 수 없었던 기본 입자를 관찰하는 것과 같이 이국적이지만 더 다양하고 효율적인 첨단 기기를 구축하거나 미래에 양자 컴퓨팅 플랫폼을 포함하여 많은 용도를 약속 합니다. 미국 에너지 부 로렌스 버클리 국립 연구소 (Berkeley Lab)와 버클리 캘리포니아 대학 (University of California of Berkeley)의 연구팀은 TI에 대한 예기치 않은 발견으로 가능성의 전망을 넓혔습니다. 그들이 방출하는 전자 (광 방출이라고하는 과정에서)는 단순히 입사광의 편광을 조정함으로써 3 차원으로 완전히 제어 될 수 있습니다. “처음으로 이것을 본 것은 충격이었습니다. 이 효과는 큰 영향을 미쳤으며 대부분의 연구원들이 토폴로지 절연체 또는 기타 재료의 광 방출에 대해 가정 한 것과 상반된 결과였습니다.”라고 실험을 진행 한 Berkeley Lab의 ALS (Advanced Light Source)의 Chris Jozwiak은 말합니다. "편광과 광전자 스핀의 상호 작용을 제어 할 수있게되면 가능성이 높아집니다." Berkeley Lab-UC Berkeley 팀은 Berkeley Lab 재료 과학과 (MSD)의 Alessandra Lanzara와 UC Berkeley 물리학과에서 ALS의 Jozwiak 및 Zahid Hussain과 공동으로 작업했습니다. Robert Birgeneau, Dung-Hai, MSD 및 UC Berkeley의 Steve Louie; UC 버클리와 서울 대학교 박철환. 그들과 동료들은 Nature Physics에서 발견 한 것을보고합니다 . 이상한 전자 상태 및 측정 방법 물리학 자들이 운동량 공간이라고 부르는 다이어그램에서 TI의 전자 상태는 그래 핀 에 대한 동일한 종류의 다이어그램과 같이 우스꽝스러워 보인다 . 단 하나의 탄소 원자는 토폴로지 절연체가 등장하기 전에 재료 과학 세계에서 가장 인기있는 주제였다. 그래 핀 및 TI의 에너지-모멘텀 다이어그램에서, 전도 밴드 (에너지 전자가 자유롭게 이동하는 곳)와 원자가 밴드 (낮은 에너지 전자가 원자에 한정되어있는 곳)는 금속에서와 같이 겹치지 않으며 에너지 갭이 없습니다. 절연체 및 반도체에서와 같이 밴드 사이. 대신 "밴드"는 에너지가 지속적으로 변하는 Dirac 포인트라고하는 지점에서 만나는 원뿔로 나타납니다. 이러한 상태를 직접 매핑하는 실험 기법은 ARPES, 각도 분해 광 방출 분광법입니다. 싱크로트론 광원 또는 레이저로부터 에너지 광자가 물질을 때리면, 물질의 전자 상태 분포에 의해 자체 에너지 및 운동량이 결정되는 전자를 방출한다. 분광계에 의해 검출기로 조정 된이 광전자는 재료의 전자 구조의 운동량-공간 다이어그램을 제공합니다.
위상 절연체에서 광전자 제어 오른쪽 다이어그램은 운동량 공간에서 비스무트 셀레 나이드의 전자 상태를 보여줍니다. 왼쪽의 ARPES는 광전자를 사용하여 이러한 맵을 직접 만들 수 있습니다. Fermi 에너지에서 전도 콘을 통한 슬라이스는 위상 절연체 표면을 원으로 매핑합니다 (왼쪽 위). 여기에서 전자 스핀과 모멘 타가 함께 고정됩니다. 이 실험에서 초기 ARPES 측정은 녹색 원 및 선으로 표시된 영역에서 p- 편광 입사광으로 수행되었으며, 여기서 광전자의 스핀 편광은 표면의 고유 스핀 편광과 일치한다.
Dirac-cone 다이어그램이 나타날 수 있듯이 TI 표면과 그래 핀의 전자 상태는 근본적으로 다릅니다. 그래 핀의 상태는 스핀 분극되지 않고 TI의 상태는 완전히 스핀 분극됩니다. Dirac-cone 다이어그램을 통한 슬라이스는 원형 윤곽을 생성합니다. TI에서는 회전 방향이 원 주위에서 위 아래로 계속해서 다시 바뀌며 표면 전자의 고정 스핀은 원의 위치에 따라 결정됩니다. 과학자들은이 운동량의 관계를 TI의 표면 전자의 "나선형 스핀 텍스처"라고 부릅니다. (전자 스핀은 스피닝 탑의 스핀과 같지 않다; 그것은 고 유량의 각 운동량을 나타내는 양자 수이다.) 전자의 스핀과 에너지 및 운동량을 직접 측정하려면 ARPES 기기를 추가해야합니다. 스핀 분극은 감지하기 어렵고 과거에는 금박지에서 고 에너지 전자를 발사하고 그 중 몇 개가 튀어 나오는 방식을 세는 방식으로 확립되었습니다. 데이터를 수집하는 데 시간이 오래 걸립니다. Jozwiak, Lanzara 및 Hussain은 공동으로 저에너지 광전자의 스핀을 측정하여 자기 표면에서 어떻게 산란되는지 측정 할 수있는 정밀 검출기 개발을 공동으로 이끌었습니다. 스핀 비행 시간 분석기라고하는이 장치는 데이터 수집에서 여러 번 더 효율적입니다. Hussain은“이것은 광범위한 기능을위한 긴밀한 협업이 가능한 Berkeley Lab과 같은 곳에서만 수행 할 수있는 프로젝트입니다.”라고 말합니다. 새로운기구는 ALS에서 처음으로 잘 알려진 토폴로지 절연체 비스무트 셀레 나이드를 연구하기 위해 사용되었습니다. 결과는 비스무트 셀레 나이드의 나선형 스핀 조직이 실온에서도 지속됨을 확인했지만, 당황한 의문을 제기했다. Lanzara는“ARPES 실험에서 검출 된 광전자의 스핀 분극은 물질 내에서 전자의 스핀 분극을 정확하게보고한다고 가정한다”고 말했다. 그녀는“이러한 가정은 TI 표면 전자의 나선형 스핀 텍스처를 확인할 때 자주 이루어집니다. 그러나 우리의 스핀 ARPES 실험에서 우리는 표면 전자 대 광전자의 스핀 분극 사이에 상당한 편차를 발견했습니다. 더 살펴 봐야한다는 것을 알았습니다.” 뒤집기 광전자 스핀 TI 표면 전자를 조사하는 데에는 싱크로트론 빔의 높은 광자 에너지가 필요하지 않았으므로 새로운 연구는 주로 실험실에서 광 방출을 자극 할 수있는 강한 자외선을 생성 할 수 있고 편광을 쉽게 조작 할 수있는 레이저로 수행되었습니다. 이 실험에는 Birgeneau의 MSD 및 UC Berkeley 실험실의 고품질 비스무트 셀레 나이드 샘플이 사용되었습니다.
뒤집기 광전자 스핀 p- 편광 (왼쪽 위) 인 입사광은 토폴로지 절연체 표면에서 일반적인 스핀 편광 그림과 일치하는 광전자를 생성하지만 입사광의 편광을 변경하면 광전자의 스핀 편광도 변경됩니다.
첫 번째 실험에서, 입사광은 p- 편광되었으며, 이는 광파의 전기 부분이 TI 표면에 수직이고 방출 된 광전자의 경로에 따라 배향 된 평면에 평행하다는 것을 의미한다. 토폴로지 절연체에 대한 연구는 일반적으로이 형상에서 p- 편광을 사용하기 때문에, 충분히 스핀 -ARPES 측정은 광전자가 표면 전자의 예상되는 스핀 텍스처와 일치하는 방향으로 스핀 편광되었음을 보여 주었다. Jozwiak은“p- 편광을 측정 한 후 s- 편광 레이저 빔으로 전환했습니다. "데이터를 수집하는 데 몇 분 밖에 걸리지 않았습니다." (S- 편광은 광파의 전기 부분이 동일한 가상의 평면에 수직임을 의미합니다-독일어는 senkrecht에 수직입니다.) 그가 달리기 시작한 3 분 후, Jozwiak은 충격을 받았습니다. "이 실험은 광 편광을 제외하고는 완전히 동일했지만 현재 광전자는 반대 방향으로 스핀 편광되었습니다. 기대했던 것과 반대입니다." 그의 첫 번째 가정은“나는 뭔가 잘못한 것”이었다. 그러나, 다양한 레이저 편광에 대한 반복 된 신중한 실험은 레이저 빔에서 광자의 스핀 편광이 방출 된 광전자의 편광을 제어한다는 것을 보여 주었다. 레이저 편광이 매끄럽게 변할 때 – 그리고 그것이 원형으로 오른쪽 또는 왼쪽으로 편광되었을 때에도 – 광전자 스핀 편광이 적합했다. 이전에 예상 된 표면 질감에 대한 결과가없는 이유는 무엇입니까? 아마도 가장 일반적인 종류의 spin-ARPES 실험은 p- 편광을 사용하여 전형적인 형상에서 몇 가지 측정을하기 때문일 것입니다. 그러나, 다른 배열에서, 광전자 스핀 편광은 예상과 현저히 다르다. 이 연구팀의 Park, Louie, Lee 연구팀은 광전자와 본질적인 텍스처 사이의 차이 만 발생한다고 예측했을 때 특이한 이론적 결과를 설명하는 데 도움을 주었다. 토폴로지 절연체에서 스핀 텍스처의 간단한 그림이 가정했던 것보다 더 복잡하다는 제안도 있습니다. Lanzara는“파기를 계속하는 것이 큰 동기 부여입니다.”라고 말합니다. 튜닝 된 레이저로 위상 절연체를 칠하고 분극 맞춤형 전자를 여기시키는 기능은 스핀과 전하를 이용하는 전자 장치 인 스핀 트로닉스 분야에 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 전자 분포와 흐름을 광학적으로 제어하는 장치는 상당한 발전을 이룰 것입니다. TI 광 방출의 광학 제어는보다 즉각적인 실제 가능성을 제공합니다. 비스무트 셀레 나이드는 스핀 분극이 절묘하고 편리하게 제어 될 수있는 전자 빔을 필요로하는 실험 기술에 적합한 광 음극 소스를 제공 할 수있다. 교육청의 과학실은 ALS를 지원하고이 연구를 지원했습니다.
간행물 : Chris Jozwiak 등, "토폴로지 절연체에서 광전자 스핀-플 래핑 및 텍스처 조작", Nature Physics (2013); 도 : 10.1038 / nphys2572 이미지 : Chris Jozwiak, Zina Deretsky 및 Berkeley Lab Creative Services Office;
https://scitechdaily.com/controlling-the-spin-polarization-of-electrons-in-three-dimensions/
.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.
.이론 물리학에서 복잡한 문제를 해결할 수있는 기계 개발
주제 : 인공 지능기계 학습오키나와 과학 기술 대학원 대학원 작성자 (OIST 대학원 ) 2020 년 3 월 16 일 AI 과학
인간 대 기계 : 인공 지능은 과학을 할 수 있는가? 지난 수십 년 동안 기계 학습은 자동차를 운전하고, 종양을 식별하고, 체스를하는 법을 배우는 기계를 통해 사회의 많은 분야에 혁명을 일으켰습니다. 이제 오키나와 과학 기술 대학원 대학원 (OIST), 뮌헨 대학교 및 보르도 대학교 CNRS에 기반을 둔 과학자 팀은 기계가 복잡한 물리학 문제를 해결하면서 자신의 게임에서 이론 물리학자를 이길 수 있음을 보여주었습니다. 과학자들만큼 정확하지만 상당히 빠릅니다. Physical Review B에 발표 된이 연구에서 기계는 사면체 격자 구조를 갖는 자연 발생 광물 인 파이로 클로 어 모델에서 특이한 자기 위상을 식별하는 방법을 배웠습니다. 놀랍게도 기계를 사용할 때 문제를 해결하는 데 몇 주 밖에 걸리지 않았지만 이전에는 OIST 과학자들이 6 년이 걸렸습니다.
피로 염 격자의 다이어그램 파이로 클로르 결정 구조는 각 모서리에 결합 된 사면체 모양의 격자를 형성하도록 배열 된 자성 원자를 포함한다. 크레딧 : OIST
양자 문제 이론 OIST의 양자 양자 이론 (TQM) 이론을 이끌고있는 닉 섀넌 교수는“이것은 정말 중요한 단계라고 생각합니다. "컴퓨터는 이제 매우 의미있는 방식으로 과학을 수행하고 오랫동안 좌절 한 과학자들의 문제를 해결할 수 있습니다." 좌절의 근원 모든 자석에서 모든 원자 는 "스핀"으로 알려진 작은 자기 모멘트와 관련이 있습니다. 냉장고에 붙는 자석과 같은 기존의 자석에서는 모든 스핀이 동일한 방향을 가리 키도록 정렬되어 강한 자기장이 발생합니다. 이 순서는 고체 물질에서 원자의 순서와 같습니다. 그러나 물질이 고체, 액체 및 가스의 다른 단계에 존재할 수있는 것처럼 자성 물질도 마찬가지입니다. TQM 장치는 양자 계산에 사용할 수있는 "스핀 액체"라고하는 더 특이한 자기 위상에 관심이 있습니다. 스핀 액체에서, 스핀 사이에 경쟁적이거나 "충분한"상호 작용이 있기 때문에, 순서 대신에 스핀은 물질의 액체상에서 보이는 장애와 유사하게 방향으로 계속 변동한다. 이전에는 TQM 장치가 좌절 된 파이로 클로 어 자석에 어떤 종류의 스핀 액체가 존재할 수 있는지를 설정하기 시작했습니다. 그들은 2017 년 에 Physical Review X 에 발표 된 결과와 함께 온도 변화에 따라 스핀이 다른 방식으로 상호 작용할 때 어떻게 다른 위상이 발생할 수 있는지를 보여주는 위상 다이어그램을 구성했습니다 .
위상 다이어그램 파이로 클로 어 격자 OIST의 Quantum Mater 장치 이론에 의해 생성 된 위상 다이어그램은 파이로 클로 리 격자에서 가장 간단한 모델에 존재하는 모든 다른 자기 위상을 보여줍니다. 상 III, VI 및 V는 스핀 액체이다. 크레디트 : Phys. 개정 X, 2017, 7, 041057
그러나 위상 다이어그램을 함께 정리하고 각 단계에서 스핀 간의 상호 작용을 제어하는 규칙을 식별하는 것은 어려운 과정이었습니다. Shannon 교수는“이 자석들은 문자 그대로 실망 스러워요. "파이로 클로 리 격자의 가장 간단한 모델조차도 우리 팀은 해결하는 데 몇 년이 걸렸습니다." 기계를 입력 기계 학습의 발전으로 TQM 장치는 기계가 이러한 복잡한 문제를 해결할 수 있는지 궁금했습니다. Shannon 교수는“솔직히 말해서 기계가 고장날 것이라고 확신했습니다. "결과에 충격을받은 것은 이번이 처음입니다. 놀랐고, 행복했지만 충격을받지는 않았습니다." OIST 과학자들은 컴퓨터에서 스핀 구성을 나타내는 "감각 커널"을 개발 한 Lode Pollet 교수가 이끄는 뮌헨 대학의 기계 학습 전문가들과 협력했습니다. 과학자들은 텐서 커널을 사용하여 복잡한 데이터를 다른 그룹으로 분류 할 수있는 "서포트 벡터 머신"을 장비했습니다. “이 유형의 기계의 장점은 다른 지원 벡터 기계와 달리 사전 훈련이 필요하지 않으며 블랙 박스가 아니기 때문에 결과를 해석 할 수 있다는 것입니다. 데이터는 그룹으로 분류 될뿐만 아니라; 또한 기계를 조사하여 최종 결정을 내리는 방법을 확인하고 각 그룹의 고유 한 특성에 대해 배울 수 있습니다.”라고 보르도 대학의 CNRS 연구원 인 Ludovic Jaubert 박사는 말했습니다.
기계에 의해 생성 된 위상 다이어그램 기계에 의해 재생되는 위상 다이어그램. 비교를 위해, 기계가없는 과학자에 의해 이전에 결정된 위상 경계가 맨 위에 그려졌습니다. 크레디트 : Phys. 개정판 B, 2019, 100, 174408
뮌헨 과학자들은 파이로 클로 어 모델의 OIST 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 생성 된 회전 구성의 4 분의 1의 스핀을 기계에 공급했습니다. 어떤 위상이 있는지에 대한 정보가 없으면 기계는 동일한 버전의 위상 다이어그램을 성공적으로 재생산했습니다. 중요한 점은 과학자들이 다양한 유형의 스핀 액체를 분류하기 위해 기계가 구성한 "결정 기능"을 해독했을 때 컴퓨터가 각 단계를 예시하는 정확한 수학 방정식을 독립적으로 파악했음을 발견했습니다. 몇 주. 폴렛 교수는“이 시간의 대부분은 인간의 시간 이었기 때문에 여전히 더 빠른 속도가 가능하다”고 말했다. "지금 우리가 알고있는 것에 기초하여, 기계는 하루 안에 문제를 해결할 수있었습니다." Shannon 교수는“우리는 이론 물리학에 큰 영향을 미칠 수있는 기계의 성공에 감격했습니다. "다음 단계는 인간이 아직 해결하지 못한 기계에 더 어려운 문제를 부여하고 기계가 더 잘할 수 있는지 확인하는 것입니다."
참고 문헌 : Jonas Greitemann, Ke Liu (刘 科 子 竞), Ludovic DC Jaubert, Han Yan (闫 寒), Nic Shannon 및 Lode Pollet의 "머신 학습의 텐서 커널 방식을 사용하여 좌절 된 자석에서 긴급 제약 조건 및 숨겨진 순서 식별" 년 11 월 2019 체육 검토 B . DOI : 10.1103 / PhysRevB.100.174408 마티유 Taillefumier, 오웬 벤톤, 한 얀, L. D. C. 된 Jaubert와 닉 섀넌, 2017 (6) 12 월에 의해 "좌절 가로 Exchange와 스핀 아이스에서 스핀 액체와 숨겨진 스핀 네마 틱 주문을 경쟁" 체육 검토 B . DOI : 10.1103 / PhysRevX.7.041057
.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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