DNA- 바코드 미생물 포자는 사물의 기원, 농산물을 추적 할 수 있습니다
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.New material, modeling methods promise advances in energy storage
새로운 재료, 모델링 방법으로 에너지 저장의 발전을 약속합니다
휴스턴 대학교 Jeannie Kever 휴스턴 대학교 기계 공학과의 Bill D. Cook 부교수 인 Haleh Ardebili는 재료 나노 아키텍처에 기반한 모델링이 복합 전극의 이온 확산 및 기타 특성에 대한보다 정확한 이해를 제공 할 수 있음을 보여 주었다. 크레딧 : University of Houston JUNE 4, 2020
모바일 전자 기기, 전기 자동차, 드론 및 기타 기술의 폭발로 인해 새로운 경량 소재에 대한 수요가 발생하여이를 구동 할 수있는 힘을 제공 할 수있었습니다. 휴스턴 대학교 (University of Houston)와 텍사스 A & M 대학교 (University A & M University)의 연구원들은 환원 된 산화 그래 핀과 아라미드 나노 섬유로 만들어진 구조적인 슈퍼 커패시터 전극을 기존의 탄소 기반 전극보다 더 강력하고 다재다능하다고보고했다. UH 연구팀은 또한 재료 나노 아키텍처를 기반으로 한 모델링이 기존의 모델링 방법보다 다공성 전극 모델 로 알려진 복합 전극의 이온 확산 및 관련 특성에 대한 정확한 이해를 제공 할 수 있음을 입증했습니다. "우리는 재료의 나노 아키텍처를 기반으로 한이 모델들이 다공성 매체 모델에 비해 더 포괄적이고 상세하며 유익하며 정확하다고 제안한다"고 UH의 기계 공학 부장 인 D. Cook 부교수 Haleh Ardebili는 말했다. ACS Nano에 발표 된 연구 내용을 기술 한 논문 . 보다 정확한 모델링 방법은 연구원들이보다 가벼운 배터리 수명과 더 높은 에너지를 제공 할 수있는 새롭고 효과적인 나노 아키텍처 재료를 찾는 데 도움이 될 것이라고 그녀는 말했다. 연구진은 산화 된 산화 그래 핀 및 아라미드 나노 섬유 (rGO / ANF)가 강한 전기 화학적 및 기계적 특성으로 인해 시험 대상 물질 이 좋은 후보 임을 알고 있었다. 수퍼 커패시터 전극은 일반적으로 효율적인 전극 성능을 제공하는 다공성 탄소 기반 재료로 만들어 졌다고 Ardebili는 말했다. 환원 된 산화 그래 핀은 주로 탄소로 만들어 지지만, 아라미드 나노 섬유는 군대를 포함하여 다양한 응용 분야에서 전극의 다양성을 증가시키는 기계적 강도를 제공합니다. 이 연구는 미 공군 과학 연구실에서 자금을 지원했다. 공동 저자는 아르 데 빌리 외에 UH의 첫 번째 저자 사라 아 데리 야니와 알리 마소 디; A & M의 S. A. Shah, Micah J. Green 및 Jodie L. Lutkenhaus 모두. 이 논문은 새로운 에너지 재료의 모델링 개선에 대한 연구원의 관심을 반영합니다. Ardebili는“우리는 다공성 매체 기반 모델 인 기존 모델이 이러한 새로운 나노 아키텍처 재료를 설계하고 이러한 재료를 전극 또는 기타 에너지 저장 장치에 대해 조사하기에 충분히 정확하지 않을 수 있음을 전하고 싶었다”고 말했다. 다공질 매체 모델은 일반적으로 재료의 다양한 치수와 기하학적 특성을 측정하기보다는 재료 내에서 균일 한 기공 크기를 가정하기 때문입니다. Ardebili는“ 우리가 제안한 것은 다공성 매체 모델이 편리 할 수 있지만 반드시 정확하지는 않다는 것입니다. "최첨단 장치의 경우 새로운 전극 재료 를 더 잘 이해하고 디자인하기 위해보다 정확한 모델이 필요합니다 ."
더 탐색 스토리지, 고전력 및 빠른 충전을 보장하는 슈퍼 커패시터 추가 정보 : Sarah Aderyani et al. Supercapacitors, ACS Nano 에 대 한 감소 된 그래 핀 산화물 / 아라미드 Nanofiber 전극에서 다공성 미디어 확산 모델에 Nanoarchitecture의 비교 (2020). DOI : 10.1021 / acsnano.9b07116 저널 정보 : ACS Nano 에 의해 제공 휴스턴의 대학
https://phys.org/news/2020-06-material-methods-advances-energy-storage.html
.DNA-barcoded microbial spores can trace origin of objects, agricultural products
DNA- 바코드 미생물 포자는 사물의 기원, 농산물을 추적 할 수 있습니다
하여 하버드 의과 대학 크레딧 : CC0 Public Domain JUNE 4, 2020
미국 질병 통제 예방 센터에 따르면 매년 약 4,800 만 명의 미국인이 식중독으로 병에 걸리며 약 128,000 명의 입원과 3,000 명의 사망자가 발생합니다. 이 공중 보건 문제는 식품 리콜로 인한 수십억의 경제 피해로 인해 악화되어 식품 매개 질병의 원인을 빠르고 정확하게 결정할 필요성을 강조합니다. 그러나 소비자가 이용할 수있는 무수한 식품에 대한 글로벌 공급망의 복잡성이 증가함에 따라, 오염 된 품목의 정확한 기원을 추적하는 작업이 어려울 수 있습니다. Harvard 의대 과학자들은 농산물 및 기타 제품의 기원을 결정하는 데 도움이되는 새로운 솔루션으로, 저렴하고 확장 가능하며 신뢰할 수있는 방식으로 물체를 표시하는 데 사용할 수있는 DNA 바코드 미생물 시스템을 개발했습니다. 6 월 4 일 과학 에서 보고 된이 연구팀은 합성 미생물 포자가 어떻게 현장이나 제조 공장 과 같은 원점에서 물체와 표면에 안전하게 도입되고 몇 달 후에 탐지되고 식별 될 수 있는지 설명합니다. 포자는 베이커 효모 및 프로 바이오 틱식이 보조제와 같은 광범위한 응용 분야에서 사용되는 일반적인 박테리아 균주에서 추출되며 유해한 생태 효과를 방지하기 위해 야생에서 자랄 수 없도록 설계되었습니다. 연구자 인 마이클 스프링거 (Michael Springer) 부교수는“포자는 여러 가지면에서 구식 솔루션이며 토양 접종 제 또는 생물학적 살충제로 농산물에 안전하게 살포되었다. HMS의 Blavatnik Institute에서 시스템 생물학 교수. 스프링 어 박사는“우리는 일반적인 미생물 균주를 사용하고 여러 수준의 제어를 구축함으로써이 시스템이 안전하도록 노력했다”고 덧붙였다. "우리는 이것이 공중 보건 및 경제에 막대한 영향을 미치는 문제를 해결하는 데 사용될 수 있기를 바랍니다." 최근 과학자들은 미생물과 환경 사이의 상호 작용에 대해 많은 것을 배웠습니다. 연구에 따르면 가정, 휴대폰, 인체 등의 미생물 군집은 지문과 비슷한 독특한 구성을 가지고 있습니다. 그러나 미생물 지문을 사용하여 출처를 식별하려는 시도는 시간이 많이 걸리고 쉽게 확장 할 수 없습니다. 바코드로 맞춤형 합성 DNA 서열을 사용하는 것은 원칙적으로 식품 및 기타 품목의 라벨링에 효과적인 것으로 나타났습니다. 광범위하게 유용하게 사용하려면 DNA 바코드를 대량으로 저렴하게 생산하고 변수가 많은 환경에서 개체를 유지해야하며, DNA가 깨지기 때문에 아직 극복하지 못한 장애물 인 안정적으로 빠르게 디코딩 할 수 있어야합니다. 강력 포장 Springer와 동료 연구진은 미생물 포자 내에 포장 된 DNA 바코드가 작물에 뿌려져 몇 달 후에 식별 될 수 있는지 확인하여 이러한 과제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있는지에 대해 조사했습니다. 박테리아, 효모 및 조류를 포함한 많은 미생물이 열악한 환경 조건에 반응하여 포자를 형성합니다. 씨앗과 유사하게 포자는 미생물이 매우 오랫동안 휴면 상태를 유지하고 고온, 가뭄 및 자외선과 같은 극한 조건에서도 생존 할 수 있습니다. 연구팀은 두 종류의 미생물 포자 (베이커 효모로도 알려진 사카로 마이 세스 세 레비 지아 (Saccharomyces cerevisiae))와식이 요법을 포함하여 수많은 상업적 용도로 널리 사용되는 박테리아 인 바실러스 서브 틸리 스 (Bacillus subtilis)의 게놈에 통합 된 맞춤형 DNA 서열을 만들었습니다. 특정 식품의 생균제, 토양 접종 제 및 발효제. 이 포자들은 실험실에서 대량으로 싸게 자랄 수 있습니다. 합성 DNA 서열은 짧고 단백질 생성물을 코딩하지 않으므로 생물학적으로 불활성이다. 게놈에 탠덤으로 삽입되는이 시퀀스는 수십억 개의 고유 한 바코드를 만들 수 있도록 설계되었습니다. 연구팀은 또한 DNA- 바코드 포자가 야생에서 번식, 성장 및 확산 될 수 없도록 보장했다. 그들은 특정한 영양 보충이 필요한 미생물 균주를 사용하고 포자가 발아하고 자라는 데 필요한 유전자를 삭제함으로써 그렇게했습니다. 수억 내지 1 조 개 이상의 변형 된 포자에 대한 실험에서 이들이 식민지를 형성 할 수 없음을 확인했다. DNA 바코드를 읽기 위해 연구원들은 유전자 표적의 존재를 신속하고 고감도로 감지 할 수있는 저렴한 CRISPR 기반 도구를 사용했습니다. SHERLOCK이라고하는이 기술은 MIT와 하버드의 Broad Institute에서 연구소 멤버 James Collins와 Feng Zhang이 공동으로 개발했습니다. HMS의 시스템 생물학 대학원생 인 제이슨 키안 (Jason Qian)은 공동 연구자 인 제이슨 키안 (Jason Qian)은“포자는 야생에서 오랫동안 생존 할 수 있으며 DNA 바코드를 통합 할 수있는 좋은 매체이다. "휴대폰 카메라의 플레이트 리더와 주황색 플라스틱 필터를 사용하여 바코드를 쉽게 식별 할 수 있습니다. 현장 배치 가능성에 대한 문제는 없습니다." 현실 세계 이 팀은 다양한 실험을 통해 바코드 미생물 포자 시스템의 효능을 조사했습니다. 그들은 실험실에서 식물을 키우고 각 식물에 다른 바코드 포자를 뿌렸습니다. 접종 1 주일 후, 각 화분으로부터의 잎 및 토양 샘플을 수확 하였다. 포자는 쉽게 감지되었으며, 잎이 함께 섞여 있어도 팀은 각 잎의 화분을 확인할 수있었습니다. 외부 잔디에 뿌려지고 몇 달 동안 자연 날씨에 노출되었을 때, 포자는 접종 된 영역 외부로 퍼지는 것을 최소화하면서 감지 가능한 상태를 유지했습니다. 모래, 토양, 카펫 및 목재와 같은 환경에서 포자는 시간이 지남에 따라 손실없이 몇 달 동안 생존했으며, 진공 청소기로 청소, 청소 및 바람과 비와 같은 방해로 식별되었습니다. 연구자들에 따르면 포자는 실제 공급망의 조건을 통해 지속될 가능성이 높다고한다. 원리 증명으로서, 그들은 살충제로 널리 사용되는 박테리아 종인 Bacillus thuringiensis (Bt)의 포자의 존재에 대해 수십 개의 상점에서 구입 한 농산물 품목을 테스트했습니다. 그들은 모든 Bt- 양성 식물과 Bt- 음성 식물을 정확하게 식별했습니다. 추가 실험에서이 팀은 100 평방 미터 (~ 1000 평방 피트)의 실내 모래 파는 곳을 건설했으며 수개월 간의 바람, 비 및 물리적 교란 후 포자의 확산이 최소임을 발견했습니다. 또한 포자가 환경에서 물체로 옮겨 질 수 있음을 확인했습니다. 포자는 결코 포자에 노출되지 않은 표면에서 몇 시간 동안 걷는 후에도 모래 파는 곳을 걷는 사람들의 신발에서 쉽게 식별되었습니다. 그러나, 포자는 이러한 표면에서 검출 될 수 없었으며, 이는 개체가 큰 포자없이 포자를 보유 함을 시사한다. 연구팀은이 특성은 포자가 대상이 접종 된 영역을 통과했는지 여부를 결정하는 데 사용될 수 있다고 지적했다. 그들은 모래톱을 격자로 나누고, 각각 최대 4 개의 서로 다른 바코드 포자로 라벨링하여이를 테스트했습니다. 그런 다음 개인과 원격 제어 차량이 샌드 핏을 탐색했습니다. 그들은 물체가 통과 한 특정 격자를 최소한의 오탐 또는 부정으로 식별하여 법의학 또는 법 집행을위한 보완 도구로 적용 할 수 있음을 발견했습니다. 이 팀은 또한 UV 염료, 휴대폰 추적 및 얼굴 인식과 같은 기존 기술 이 이미 널리 사용되고 있지만 논란의 여지가 있다는 점을 지적하면서 잠재적 인 개인 정보 보호 문제를 고려했습니다 . 스프링 어 교수는“과학자들은 과학적 과제를 해결하는 것이지만 동시에 우리는 더 넓은 사회적 영향을 인정하고자한다”고 말했다. "바코드 포자는 농업 및 산업 응용 분야에 가장 적합하며 사람의 감시에는 효과가 없다고 생각합니다." 그럼에도 불구하고,이 기술의 사용과 채택은 윤리 및 개인 정보 보호 문제를 고려하여 수행되어야한다고 연구 저자들은 말했다. 연구원들은 포자에 대한 잠재적 인 킬 스위치 메커니즘을 포함하여 시스템을 개선하는 방법을 모색하고, 전파를 제한하는 방법을 찾고 포자 가 위치 이력에 대한 시간 정보를 제공하는데 사용될 수 있는지를 조사하고 있습니다. 스프링거 박사는“리스테리아, 살모넬라 및 대장균과 같은 해로운 식품 매개 병원균의 발생은 자연스럽고 빈번하게 발생한다. "단순하고 안전한 합성 생물학 도구와 기본 생물학에 대한 지식을 통해 실제 안전 문제를 해결하는 데 많은 잠재력을 가진 것들을 만들 수 있습니다."
더 탐색 세균 포자 발아에 필요한 단백질 합성, ATP 더 많은 정보 : J. Qian el al., "고해상도 물체 출처를위한 바코드 미생물 시스템", Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.aba5584 저널 정보 : 과학 에서 제공하는 하버드 의과 대학
https://phys.org/news/2020-06-dna-barcoded-microbial-spores-agricultural-products.html
.Discovery unlocks 'hot' electrons for more efficient energy use
디스커버리,보다 효율적인 에너지 사용을 위해 '핫'전자 잠금 해제
Purdue University의 Kayla Wiles 작성 연구원들은 레이저 및 기타 광학 부품과 통합 된 스캐닝 터널링 현미경을 사용하여 적절한 분자를 포착하고 얇은 금막에서 열전자의 에너지 분포를 측정하는 기술을 개발했습니다. 크레딧 : Enrique Sahagún JUNE 4, 2020
에너지가 많은 "고온"전자는 태양 전지판이보다 효율적으로 빛 에너지를 수확하도록 도와 줄 수 있습니다. 그러나 과학자들은 전자의 에너지를 측정 할 수 없어서 사용을 제한했다. 퍼듀 대학교와 미시간 대학교의 연구원들은 이러한 에너지를 분석하는 방법을 개발했습니다. Purdue University의 Bob and Anne Burnett 전기 및 컴퓨터 공학과 교수 인 Vladimir "Vlad"Shalaev (Shal-AYV)는 "열전자의 이론적 모델은 많았지 만 직접 실험이나 측정 결과는 보이지 않았다"고 말했다. 이 공동 작업에서 Purdue 팀을 이끌었습니다. 목요일 Science 지에 발표 된 논문에서, 연구원들은 레이저 및 기타 광학 부품과 통합 된 주사 터널링 현미경을 사용하는 기술이 어떻게 뜨거운 전자 의 에너지 분포를 드러내는 지 보여 주었다 . "에너지 분포를 측정한다는 것은 특정 양의 에너지에서 사용할 수있는 전자의 양을 정량화하는 것을 의미합니다. 중요한 전자 정보는 열 전자의 사용을 확장하기에는 부족했습니다."라고 Harsha Reddy 박사는 말합니다. Purdue의 전기 및 컴퓨터 공학부 학생이자이 논문의 공동 기고자입니다. 열전자는 일반적으로 금 또는은과 같은 금속으로 만든 신중하게 설계된 나노 구조에 소위 " 표면 플라즈몬 "으로 특정 주파수의 빛을 비추는 방식으로 생성됩니다 . 이 플라즈몬은 결국 전자에 대한 에너지의 일부를 잃어 뜨거워지는 것으로 생각됩니다. 뜨거운 전자는 화씨 2,000도까지 높은 온도를 가질 수 있지만, 재료 온도가 아니라 에너지가 높아 에너지 기술에 유용합니다. 에서는 태양 전지 , 열전자에서 에너지가 더욱 효율적으로 종래의 방법에 비해 전기 에너지로 변환 할 수있다. 열전자는 화학 반응 속도를 높여 자동차의 수소 기반 연료 전지와 같은 에너지 기술의 효율성을 향상시킬 수도 있습니다 . "일반적인 화학 반응에서 반응물은 반응을 완료하기 위해 임계 값을 초과하기에 충분한 에너지를 가져야합니다. 이러한 고 에너지 전자가있는 경우 일부 전자는 반응물에 대한 에너지를 잃어 해당 임계 값을 넘어서게됩니다. 레디는 화학 반응을 더 빠르게 만든다”고 말했다. Reddy는 미시건 대학교 (University of Michigan) 그룹의 박사후 연구원 인 Kun Wang과 Edgar Meyhofer 교수와 Pramod Reddy 교수와 함께 연구 노력을 공동으로 수행했습니다. 함께 그들은 실험 설정을 개발하는 데 18 개월 이상을 보냈고 뜨거운 전자 에너지를 측정하는 데 12 개월이 더 걸렸습니다. 연구원들은 플라즈몬을 여기하거나 여기지 않고 생성 된 충전 전류의 차이를 감지 할 수있는 시스템을 구축했습니다. 이러한 전류 차는 금속 나노 구조에서 열전자의 에너지 분포를 결정하는 데 필요한 중요한 정보를 포함합니다. 작은 융기 부분이있는 금 필름에 레이저 광을 비추면 시스템의 플라즈몬을 자극하여 뜨거운 전자를 생성합니다. 연구원 들은 주사 터널링 현미경의 끝에서 조심스럽게 조작 된 분자를 통해 금 전극으로 전자 를 끌어 들여 전자 의 에너지를 측정했습니다 . 리버풀 대학교 (University of Liverpool)의 연구원들은 이러한 실험을 위해 일부 분자를 합성했습니다. 이 방법은 광범위한 에너지 관련 응용 분야를 향상시키는 데 사용될 수 있습니다. "이 다 분야의 기본 연구 노력은 전하 운반체의 에너지를 측정하는 독특한 방법을 보여줍니다.이 결과는 에너지 변환, 광촉매 및 광 검출기 등 미래의 응용 분야를 개발하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 국방부”라고 육군 연구 사무소의 프로그램 관리자 인 차크라 파니 바라나시는 말했다.
더 탐색 초박형 재료에서 양자 '파동'만들기 추가 정보 : "단일 분자 수송 측정을 통한 플라즈몬 핫 캐리어 에너지 분포 결정" Science (2020). science.sciencemag.org/lookup/… 1126 / science.abb3457 저널 정보 : 과학 Purdue University 제공
https://phys.org/news/2020-06-discovery-hot-electrons-efficient-energy.html
.Arrays of strontium Rydberg atoms show promise for use in quantum computers
스트론튬 Rydberg 원자의 배열은 양자 컴퓨터에서 사용을 약속합니다
작성자 : Bob Yirka, Phys.org 비상 호작용 및 상호 작용 구성에서 Rydberg 상태의 인구 및 탐지. 크레딧 : Nature Physics (2020). DOI : 10.1038 / s41567-020-0903-z JUNE 4, 2020 REPORT
캘리포니아 공과 대학 (California Institute of Technology)의 한 연구팀은 스트론튬 Rydberg 원자 배열이 양자 컴퓨터에 사용될 가능성을 보여준다는 것을 발견했습니다. Nature Physics 저널에 발표 된 논문에서, 연구원들은 배열로 배열 된 양자 얽힌 알칼리 토류 Rydberg 원자에 대한 연구와 그들이 배운 것을 설명합니다. 같은 문제에서, 싱가포르 국립 대학교와 함께 Wenhui Li 는 양자 컴퓨팅 연구의 상태를 탐구 하는 News & Views 기사를 발표 했으며 CIT 팀이 수행 한 작업을 간략하게 설명합니다. 실제 컴퓨팅 작업을 수행 할 수있는 양자 컴퓨터는 아직 실현되지 않았지만 과학자들이 목표에 도달 할 것이라고 확신하면서 작업은 계속됩니다. Li가 지적한 바와 같이, 대부분의 초기 단계의 데모 양자 컴퓨터는 초전도 큐 비트 또는 갇힌 이온 플랫폼을 기반으로하지만 다른 시스템도 연구되고 있습니다. 이러한 시스템 중 하나 는 양성자와 전자의 전하가 균형을 이루는 중성 원자 를 기반으로 합니다. 이 새로운 노력에서 연구원들은 Rydberg 원자 (양자 수가 높은 하나 이상의 전자를 가진 여기 원자)를 기반으로 한 중성 원자 시스템의 유형을 조사했습니다 . 양자 컴퓨터에서 이러한 원자를 사용하려면 물론 원자들이 얽혀 있어야하며, 일반적으로 배열로 배열 된 원자가 많이 있어야합니다. 그들의 작업에서 CIT 팀은 Rydberg 원자가 배열로 얽혀 있음을 보여주는 방법을 개발했으며 시스템의 일부로 전례없는 충실도로 Rydberg 큐빗을 감지하고 제어 할 수있었습니다. 이 공적을 달성하기 위해, 그들은 다른 수준의 Rydberg 지상 상태 큐 비트 사이의 광자 결합을 실현하여 산란을 피하는 것으로 시작했습니다. 그렇게하면 Rydberg 상태를 효율적으로 탐지 할 수있어 탐지 충실도가 크게 향상됩니다. 연구진은 또한 핀셋 전위를 사용하는 2 큐빗 얽힘과 높은 충실도를 보여주었습니다 . 결과는 0.99보다 높은 충실도가 배열 된 스트론튬 Rydberg 원자의 단일 및 2 큐 비트 플랫폼으로 달성 될 수 있음을 보여 주었으며, 이는 팀이 초전도 큐 비트 또는 포획 된 이온으로 달성 한 것에 가깝습니다. 또한 중성 원자를 기반으로 한 양자 컴퓨터를 연구하는 것이 진정한 양자 컴퓨터 솔루션을 찾는 데 유용한 연구 옵션임을 보여줍니다 .
더 탐색 홀로그램 광학 병 빔 트랩에서 Rydberg 원자의 3 차원 트래핑 추가 정보 : Ivaylo S. Madjarov et al. 알칼리 지구 Rydberg 원자의 고 충실도 얽힘 및 탐지, Nature Physics (2020). DOI : 10.1038 / s41567-020-0903-z 저널 정보 : 자연 물리
https://phys.org/news/2020-06-arrays-strontium-rydberg-atoms-quantum.html
.'Artificial chemist' combines AI, robotics to conduct autonomous R&D
인공 인공 화학자, 인공 지능과 로봇 공학을 결합하여 자율적 인 R & D 수행
노스 캐롤라이나 주립 대학 Matt Shipman 연구원들은 인공 인공 화학자 (Artificial Chemist)라는 기술을 개발했습니다. 인공 인공 화학 물질과 인공 반응 기술과 화학 반응을 수행하여 상업적으로 바람직한 재료의 R & D 및 제조를 가속화하기위한 자동화 시스템을 통합했습니다. 크레딧 : Milad Abolhasani JUNE 4, 2020
노스 캐롤라이나 주립 대학과 버팔로 대학의 연구원들은 인공 지능 (AI)과 화학 반응을 수행하여 상업적으로 바람직한 재료의 R & D를 가속화하기위한 화학 반응을 수행하는 자동화 시스템을 통합 한 "인공 화학자"라는 기술을 개발했습니다. 개념 증명 실험에서 연구원들은 인공 화학자가 15 분 이내에 모든 색상에 가장 적합한 양자점을 식별하고 생성 할 수 있음을 증명했습니다. 양자점은 콜로이드 반도체 나노 결정으로, LED 디스플레이와 같은 응용 분야에 사용됩니다. 그러나 연구원들은 인공 화학자가 양자점뿐만 아니라 모든 측정 가능한 속성을 충족시킬 수있는 최상의 재료를 식별 할 수 있다는 것을 빠르게 인식하고 있습니다. "인공 화학자는 화학 세계 를 지능적으로 탐색 할 수 있는 진정한 자율 시스템 입니다 "라고 NC State의 화학 및 생물 분자 공학 조교수 인 Milad Abolhasani는 말합니다. "현재, 인공 화학자는 용액 처리 재료를 위해 설계되었습니다. 즉, 액체 화학 전구체를 사용하여 만들 수있는 재료에 적합합니다. 용액 처리 재료에는 양자점 , 금속 / 금속 산화물 나노 입자, 금속 유기 골격 과 같은 고가의 재료가 포함됩니다 (MOF) 등. "인공 화학자는 자율 주행 자동차와 비슷하지만, 자율 주행 자동차는 사전 선택된 목적지에 도달하기 위해 최소한 유한 경로를 선택할 수 있습니다. 인공 화학자에서는 인공 화학자는 화학 전구체가 무엇인지, 합성 경로가 무엇인지, 화학 전구체의 소비를 최소화하면서 다른 모든 것을 알아 내야합니다. "최종 결과는 현재 사용중인 어떤 기술보다 이상적인 솔루션 처리 된 재료를 더 빨리 찾을 수있게 해줄뿐만 아니라 적은 양의 화학 전구체를 사용하여 완전히 자율적 인 재료 개발 기술입니다. 이는 폐기물을 크게 줄이고 재료 개발 프로세스가 훨씬 저렴합니다. " 인공 화학자는 실험을 수행하고 실험 결과를 감지하기위한 "본체"와 해당 데이터를 기록하고 다음 실험을 결정하는 데 사용하는 "두뇌"를 가지고 있습니다. 개념 증명 테스트를 위해 인공 화학자 기관은 Abolhasani 실험실에서 개발 된 자동화 된 Nanocrystal Factory 및 NanoRobo 흐름 합성 플랫폼을 통합했습니다. 인공 화학자 플랫폼은 하루에 500 개의 양자점 합성 실험을 수행 할 수 있지만 Abolhasani는 1,000 개까지 실행할 수 있다고 추정했습니다. 인공 화학자의 뇌는 신체에 의해 합성되는 재료를 특성화하고 그 데이터를 사용하여 다음 실험 조건 세트에 대한 자율적 인 결정을 내리는 AI 프로그램입니다. 원하는 속성과 성능 메트릭을 통해 최상의 재료 구성으로 가장 효율적으로 결정하는 결정에 따라 결정을 내립니다. Abolhasani는“우리는 결정을 내릴 때 인간이 사용하는 프로세스를 모방하려고했지만 더 효율적으로 노력했다”고 말했다. 예를 들어, 인공 화학자는 " 지식 이전 "을 허용하는데 , 이는 그것이받는 모든 요청에서 생성 된 데이터를 저장하여 다음에 수행 될 후보 물질을 식별하는 프로세스를 촉진한다는 것을 의미합니다. 즉, 인공 화학자는 올바른 재료를 식별하는 데 시간이 지남에 따라 더 똑똑하고 빨라집니다. 연구원들은 개념 증명을 위해 AI가 데이터를 사용하여 다음 실험을 결정하는 방법에 대한 9 가지 정책을 테스트했습니다. 그런 다음 인공 화학자에게 3 가지 다른 출력 매개 변수에 가장 적합한 양자점 재료를 식별하도록 요청할 때마다 일련의 요청을 실행했습니다. Abolhasani는 “우리는 사전 지식 없이도 25 번의 실험 또는 약 1 시간 30 분 내에 가능한 최고의 양자점을 식별 할 수 있는 정책을 발견했습니다 . "하지만 일단 인공 화학자에게 사전 지식이 있으면 (하나 이상의 대상 재료 요청을 이미 처리했음을 의미 함) 새로운 특성에 대한 최적의 재료를 10 분에서 15 분 내에 식별 할 수 있습니다. "우리는 또한 인공 화학자가 주어진 출발 화학 전구체 세트에 대한 재료 특성의 경계를 빠르게 식별 할 수있어 화학자와 재료 과학자가 다른 합성 조건을 탐색하는 데 시간을 낭비 할 필요가 없다는 것을 발견했습니다. Abolhasani는“인공 화학자에 의해 가능해진 자율적 재료 R & D는 미래의 재료 개발 및 제조를 재구성 할 수 있다고 믿는다. "현재 실험실에서 산업 분야로 기술을 이전 할 수 있도록 파트너를 찾고 있습니다." "인공 화학자 : 자율적 양자점 합성 봇"이라는 논문은 Advanced Materials 저널에 게재되었습니다 .
더 탐색 신경망에 흥분 추가 정보 : Robert W. Epps et al., 인공 화학자 : 자율 양자점 합성 봇, 고급 재료 (2020). DOI : 10.1002 / adma.202001626 저널 정보 : 고급 재료 에 의해 제공 노스 캐롤라이나 주립 대학
https://phys.org/news/2020-06-artificial-chemist-combines-ai-robotics.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.
.New image of a cancer-related enzyme in action helps explain gene regulation
암 관련 효소의 새로운 이미지가 유전자 조절을 설명하는 데 도움이 됨
펜실베이니아 주립대 학교 게일 맥코믹 뉴 클레오 솜 기질과의 복합체에서 LSD1 / CoREST 히스톤 메틸 라제의 새로운 원자 모델은 세포가 유전자를 어떻게 조절하는지에 대한 중요한 통찰력을 제공 할 수있다. 크레딧 : Song Tan, Penn State JUNE 4, 2020
염색체와 상호 작용할 때 작용하는 효소의 새로운 이미지는 암 세포를 포함한 세포가 유전자를 어떻게 조절하는지에 대한 중요한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 효소 , LSD1은 "해제"수있는 유전자 발현 뉴 클레오-DNA 단단히 포장 단위로부터 화학 플래그 (메틸기)를 제거하여 단백질 염색체이다. 이 LSD1 히스톤 데 메틸 라제는 다수의 암 유형에서 과발현되어, 정상 세포 발달을 방해하고, 새로운 구조는 효소를 표적으로하는 치료 적 중재를 알릴 수있다. A paper by Penn State researchers describing the crystal structure of the LSD1-nucleosome complex publishes in the June 4 issue of the journal Molecular Cell and also explains the previously unclear but important role of a separate accessory protein, CoREST. "이전 연구에서 적은 양의 뉴 클레오 솜 (히스톤 꼬리)만으로 LSD1과 CoREST를 이미징했지만 우리는 유전자 조절 에서 그들의 역할을 더 잘 이해하기 위해 뉴 클레오 솜 코어 입자 전체로이 단백질을 이미징 할 수있었습니다 ." 생화학 및 분자 생물학, Penn State의 진핵 생물 유전자 조절 센터 소장 및 연구 팀장. "우리는 LSD1이 뉴 클레오 솜에 작용하기 위해 보조 단백질 CoREST가 필요하다는 것을 알고 있었지만, CoREST가 무엇을하는지 몰랐습니다. 우리가 구조를 보았을 때, 우리는 처음에는 놀랐지 만 모든 것이 의미가 있음을 깨달았습니다." 연구팀은 LSD1이 뉴 클레오 솜의 핵심 외부에서 예기치 않게 결합하여 뉴 클레오 솜에 대한 대부분의 활동이 일어난다는 것을 발견했다. 대신에 LSD1은 코어로부터 연장되는 DNA에 결합하고, CoREST는 뉴 클레오 솜 코어 및 LSD1에 결합하여 매개체로서 작용한다. 탄은“이미지 된 다른 모든 효소들이 뉴 클레오 솜 코어에 직접 결합하기 때문에 놀랍다”고 말했다. 이 구조는 또한 CoREST 보조 단백질이 LSD1이 뉴 클레오 솜에 작용할 수있게하는 방법을 설명합니다. 연구원들은 LSD1-CoREST 시스템이 다른 보조 단백질이 염색체 효소를 뉴 클레오 솜에 어떻게 표적화하는지에 대한 모델이 될 수 있다고 생각합니다. 탄은“LSD1은 어디로 가야할지 네비게이터가 필요한 조종사와 같다”고 말했다. "CoREST 보조 단백질은 LSD1을 뉴 클레오 솜에 표적으로하는 네비게이터 역할을합니다." 연구팀은 또한 LSD1 효소의 버전을 조사했다. 이러한 불활성 돌연변이 체는 세포 에서 LSD1의 활성을 제거하는 효과를 시험하는데 사용되어왔다 . 그러나 연구팀은 돌연변이 체가 실제로 뉴 클레오 솜의 존재 하에서 활성이라는 것을 발견했다. "LSD1 K661A 돌연변이 체는 뉴 클레오 좀의 히스톤 테일 부분만을 사용한 분석법에 기초하여 비활성 인 것으로 추정된다"고 Tan은 말했다. 그러나 세포에 실제로 존재하는 것을 더 대표 하는 전체 뉴 클레오 솜 코어 입자를 사용할 때 돌연변이가 매우 활발하다는 것을 알 수 있습니다. 이는 LSD1 K661A를 비활성 돌연변이 체로 사용한 연구의 결론을 의미합니다. 효소의 활성이 실제로 제거되지 않았기 때문에 재평가되어야한다. "
더 탐색 연구는 세포에서 암 상태를 촉진하는 상호 작용을 식별 추가 정보 : Sang-Ah Kim et al, Nucleosome Substrate, Molecular Cell 에 결합 된 LSD1 / CoREST Histone Demethylase의 결정 구조 (2020). DOI : 10.1016 / j.molcel.2020.04.019 저널 정보 : 분자 세포 에 의해 제공 펜실베니아 주립 대학
https://phys.org/news/2020-06-image-cancer-related-enzyme-action-gene.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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