New experiments show complex astrochemistry on thin ice covering dust grains
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.New experiments show complex astrochemistry on thin ice covering dust grains
새로운 실험은 먼지 입자를 덮고있는 얇은 얼음에 복잡한 천문학을 보여줍니다
하여 막스 플랑크 협회 얼음 입자 (파란색)와 혼합 된 먼지 입자 (회색)와 열, 원자에 의한 충격, 자외선 및 우주 입자 스트림 (우주선)과 같은 깊은 공간에서 화학 처리를 용이하게하는 주요 외부 영향을 보여주는 회로도 . 크레딧 : AM Quetz / MPIA JUNE 8, 2020
막스 플랑크 천문 연구소와 예나 대학 (University of Jena)의 천문학 자들은 자연의 작은 우주 실험실, 얼음으로 덮인 작은 먼지 입자에 대한 더 명확한 견해를 얻었습니다. 얼음으로 두껍게 덮힌 규칙적인 모양 대신, 그러한 곡물은 얇은 얼음 층을 가진 푹신한 먼지 네트워크로 보입니다. 특히, 이는 먼지 입자가 상당히 큰 표면을 가지며 대부분의 화학 반응이 일어나는 곳을 의미합니다. 따라서 새로운 구조는 우주에서 유기 화학에 대한 천문학 자의 관점과 지구의 생명 기원에 중요한 역할을 할 수있는 프리 바이오 틱 분자의 생성에 근본적인 영향을 미칩니다. 우주에서 복잡한 분자 를 만드는 것은 쉽지 않습니다. 현재의 지식을 최대한 활용하기 위해 필요한 반응이 일어나는 자연 실험실은 얼음 표면을 가진 성간 먼지 입자 입니다. 이제 Jena University의 MPIA 실험실 천체 물리학 그룹 Alexey Potapov의 새로운 실험 결과는 실제 조건 하에서 얼음층이 너무 얇아서 먼지 입자 자체 의 표면 구조가 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다 . 생명 의 유기 전구체 분자 의 우주 기원에 관심이있는 사람들 은 우주 먼지 입자 표면의 다양한 특성, 소량의 얼음과의 상호 작용을 면밀히 검토해야합니다. 복잡한 유기 분자를 합성하는 데 도움이되는 복잡한 환경이 그 역할을 수행합니다. 우리가이 우주에서 삶과 우리 자신이 어떻게 생겨 났는지에 대해 생각할 때 물리, 화학, 생물학을 포함하는 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 우리가 아는 한, 우리 자신의 기원 이야기의 가장 초기 생물학은 지구에서 이루어졌지만 물리 나 화학에 대해서도 마찬가지입니다. 탄소와 질소를 포함한 대부분의 화학 원소는 별 내부 핵융합에 의해 만들어졌습니다. Carl Sagan은 유명하게 말했다. 아미노산을 형성하는 데 필요한 유기 분자 또는 자체 DNA를 포함한 분자는 성간 배지에 형성 될 수 있습니다. 프로브가 우주 먼지, 즉 스타 더스트 및 로제타 미션을 직접 분석 한 경우는 간단한 아미노산 글리신과 같은 복잡한 분자가 발견되었습니다. 행성계의 진화 과정에서 유기 분자는 운석과 초기 혜성에 의해 행성 표면으로 운반 될 수 있습니다. 별들 사이의 거의 빈 공간에서, 그 분자들이 처음에 어떻게 형성 될 수 있는지는 전혀 간단한 질문이 아닙니다. 우주 공간에서 대부분의 원자와 분자는 초박형 가스의 일부이며, 더 복잡한 유기 분자를 만드는 데 필요한 상호 작용은 물론 상호 작용이 거의 없습니다. 1960 년대에, 성간 화학에 관심이있는 천문학 자들은 성간 먼지 입자가 "성간 실험실"로 작용하여보다 복잡한 화학 반응을 촉진 할 수 있다는 아이디어를 개발하기 시작했습니다. 탄소 계 또는 실리케이트 계이든, 이러한 입자는 전형적으로 차가운 별의 외부 층 또는 초신성 폭발의 여파로 형성된다. 가스와 먼지 구름에서 다른 종류의 분자가 (차가운) 곡물에 달라 붙어 분자가 축적되어 결국 흥미로운 화학 반응이 일어납니다. 구체적으로, 먼지 입자가 얼음 맨틀 (주로 수빙, 일산화탄소와 같은 다른 분자)을 축적하는 데 약 10 년이 걸릴 것입니다. 이 얼음 층은 작은 우주 화학 실험실 역할을합니다. 이 주제에 관심이있는 천문학 자들은 곧 성간 가스 구름에 대한 관측을 해석하기 위해 실험이 필요하다는 것을 깨달았습니다. 그들은 얼음으로 덮인 먼지 입자와 지구의 실험실에서 분자와의 상호 작용을 연구해야 할 것입니다. 이를 위해 진공 챔버를 사용하여 공간의 공허함과 적절한 온도를 시뮬레이션합니다. 당시에는 얼음 표면에서 화학이 계산되었다고 가정했기 때문에 이러한 실험에 얼음 층을 사용하여 브롬화 칼륨 (KBr) 결정판 또는 금속 표면과 같은 일반적인 표면에 적용하는 것이 일반적 관행이되었습니다. 그러나 새로운 결과는 그림의 일부일 뿐이다.
다른 해상도 (왼쪽의 투과 전자 현미경, 오른쪽의 주사 전자 현미경)에서 인공 우주 먼지 입자의 전자 현미경 이미지. 둘 다 곡물의 복잡하고 복잡한 표면 구조를 보여 주어 큰 표면을 만듭니다. 크레딧 : C. Jäger / MPIA und FSU Jena
생명의 기원에 대한 탐색뿐만 아니라 행성 형성은 Max Planck Institute for Astronomy (MPIA)의 주요 연구 목표이며, 얼음 먼지 입자는 두 가지 모두에 중요한 역할을합니다. 이것이 바로 2003 년부터 MPIA가 예나 프리드리히 쉴러 대학의 고체 물리 연구소에서 실험실 천체 물리학 및 클러스터 물리학 그룹을 유지해 온 이유입니다. 이 그룹의 장비 중 일부는 인공 우주 먼지 입자를 만드는 데 사용할 수있는 레이저입니다. 이를 위해 레이저는 흑연 시편을 가리키며 표면에서 미세한 입자를 침식 (제거)하여 나노 미터 (1 나노 미터는 10 억분의 1 미터)를 가로지 릅니다. 새로운 논문의 주 저자 인 Jena Laboratory Astrophysics 그룹의 Alexey Potapov와 그의 동료들은 표면에 다른 종류의 얼음이 형성되도록 유도하는 인공 먼지 입자를 연구했을 때 화학의 표준 그림에 대해 의문을 가지기 시작했습니다. 두꺼운 얼음 표면. 양파와 같은 여러 층의 단단한 얼음 (물 얼음 또는 일산화탄소 얼음)으로 완전히 덮힌 곡물 대신, 실험실에서 생산 한 먼지 입자는 사실적인 깊은 우주 조건에 가능한 한 가깝게 유지되어 수십 년간 뚫려 있습니다. 모양-푹신한 먼지와 얼음 네트워크. 이 모양을 사용하면 전체 표면적이 단순한 모양보다 훨씬 더 크고 (수백 배) 분자 구름에서 검출 된 물의 양이 일부 곡물을 어떻게 덮을지를 계산하기위한 게임 체인저입니다. 표면적이 적어 이용 가능한 물로 완전히 덮히는 대신, 일부 장소에서는 더 두꺼운 층을 갖는 더 확장 된 표면에 도달하는 반면, 다른 곳에서는 단층의 얼음 결정이 존재하지 않습니다. 수층의 얼음으로 엄청나게 확장 된 표면을 모두 덮을만큼 물이 충분하지 않습니다. 이 구조는 작은 우주 실험실로서 얼음 먼지 입자의 역할에 중대한 영향을 미칩니다. 화학 반응은 표면에 붙어있는 분자와 이러한 분자가 어떻게 움직이고 (분산) 다른 분자를 만나고, 반응하거나, 달라 붙거나 다시 뭉칠 수 있는지에 달려 있습니다. 이러한 환경 조건은 우주 실험실의 새롭고 푹신한 먼지 투성이 버전에서 완전히 다릅니다. Potapov는 "이제 먼지 입자 문제를 알았으므로 새로운 플레이어가 천체 화학 게임에 참여했습니다. 새로운 플레이어가 있다는 사실을 알면 이후의 단계에서 기본 화학 반응을 이해하게 된 "우주의 삶의 출현." 또한, 곡물이 두꺼운 얼음층 아래에 숨겨져 있지 않지만 표면에 부착 된 분자와 상호 작용할 수있는 경우 , 촉매 작용 을하여 단순한 존재 로 화학 반응 속도를 변경할 수 있습니다 . 갑자기, 포름 알데히드와 같은 유기 분자 또는 특정 암모니아 화합물의 형성에 대한 특정 반응이 훨씬 더 일반화되어야합니다. 둘 다 프리 바이오 틱 분자의 중요한 선구자입니다. 따라서 이러한 초점의 변화는 지구 생명의 화학적 선사에 대한 우리의 설명에 직접적인 영향을 미칩니다. 공동 저자이자 MPIA의 토마스 헤닝 (Thomas Henning) 이사는 "이들은 우주에서 복잡한 분자의 형성을 찾는 새로운 방향을 제시하고있다"고 말했다. 새로운 유형의 연구. " 보다 일반적으로, 새로운 실험 결과는 이전 실험에서 얻은 유사한 결과와 함께 천문학 공동체에 대한 모닝콜을 구성합니다. 성간 매체의 천문학을 이해하고 삶의 기원에 대한 결과 얼음 양파에서 멀어 지십시오. 먼지 표면의 역할을 받아들입니다. 자연의 작은 우주 실험실의 가능한 솜털을 받아들이십시오.
더 탐색 자연의 우주 실험실, 한 번에 하나의 헬륨 액적 시뮬레이션 추가 정보 : Alexey Potapov et al. 차가운 천체 물리 환경에서 먼지 입자의 얼음 범위, 물리적 검토 편지 (2020). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.124.221103 , arxiv.org/abs/2005.00757 저널 정보 : 실제 검토 서한 제공자 막스 플랑크 협회
https://phys.org/news/2020-06-complex-astrochemistry-thin-ice-grains.html
.Crystalline 'nanobrush' clears way to advanced energy and information tech
결정 성 '나노 브러쉬', 첨단 에너지 및 정보 기술로가는 길
에 의해 오크 리지 국립 연구소 희미한 밴드 및 밝은 밴드를 갖는 CeO2 및 Y2O3의 펄스 레이저 증착에 의해 제조 된 나노 브러시는 스캐닝 투과 전자 현미경으로 단면에 보여진다. 크레딧 : 미국 에너지 부 JUNE 8, 2020
오크 리지 국립 연구소 에너지 부의 오크 리지 국립 연구소 (Oak Ridge National Laboratory)가 이끄는 팀은 표면적이 넓은 작은 구조를 합성하고 독특한 아키텍처가 어떻게 인터페이스를 통해 이온을 유도하여 에너지 나 정보를 전달하는지 알아 냈습니다. 그들의 "나노 브러쉬 (nanobrush)"는 수직으로 정렬 된 계면과 많은 공극을 갖는 교대 크리스탈 시트로 만들어진 강모를 포함한다. "이것은 주요 기술 성과이며 에너지 및 정보 기술 발전에 유용 할 수있다"고 Nature Communications에 발표 된 연구를 이끈 ORNL의 이호녕은 말했다 . "이것은 국립 연구소에서 이용할 수있는 고유 한 전문 지식과 기능으로 만 실현 가능한 훌륭한 작업의 예입니다." 이 팀의 연구원들은 DOE 국립 연구소 오크 리지와 아르곤과 매사추세츠 공과 대학 (MIT), 컬럼비아 사우스 캐롤라이나 대학교, 테네시 대학교 녹스빌에서 왔습니다. 그들의 다층 결정, 또는 "초 결정"의 강모는 기판 상에 자립적으로 성장된다. 이전의 ORNL 박사후 연구원 인 동규은 펄스 레이저 에피 택시를 사용하여 초 결정을 합성하여 형석 구조 세륨 산화물 (CeO 2 )과 bixbyite 구조 이트륨 산화물 (Y2O3)의 교대 층을 증착 하고 쌓았다. 나노 스케일 강모의 실현은 박막 재료의 성장 동안 원자 확산 및 응집을 제어하는 새로운 정밀 합성 접근법의 개발에 의해 가능 해졌다. 전 ORNL 박사후 연구원 인 Xiang Gao는 주사 투과 전자 현미경 또는 STEM을 사용 하여 강모 내에서 원자 적으로 정확한 결정질 계면을 발견하는 것에 놀랐습니다. ORNL의 Jonathan Poplawsky는 나노 브러쉬 내에서 CeO 2 및 Y 2 O 3 의 분포를 확인하기 위해 ORNL의 DOE 과학 사용자 실 나노 상 물질 과학 센터에서 원자 프로브 단층 촬영 또는 APT를 사용하여 강모의 샘플을 측정 했습니다. Poplawsky 박사는“APT는 나노 미터 이하 분해능과 10 ppm의 화학적 감도를 가진 물질에서 원자의 3 차원 위치를 조사 할 수있는 유일한 기술”이라고 말했다. "APT는 나노 크기의 물체 내 원자의 국소 분포를 명확하게하고 산화 세륨과 이트륨 산화물 층 사이의 계면의 3 차원 구조에 대한 정보를 제공하기위한 훌륭한 플랫폼이었다." A에 대한 2,017 용지 의 ORNL 주도 연구자들은 하나의 화합물을 포함하는 강모으로 정확하게 합성 nanobrushes에 펄스 레이저 증착법에 의해 에피 택시를 사용했다. 2020 논문의 경우, 동일한 방법을 사용하여 두 가지 화합물 CeO 2 및 Y2O 3을 적층 하여 두 재료 사이의 인터페이스를 갖는 첫 번째 하이브리드 강모를 제작했습니다. 전통적으로, 인터페이스는 박막에 서로 다른 결정을 적층하여 측면으로 정렬되는 반면, 특정 표면에서 성장할 때 새로운 나노 브러시에서, 인터페이스는 인간보다 약 10 나노 미터에 불과한 강모의 표면 에너지 최소화를 통해 수직으로 정렬됩니다. 머리. "이것은 결정적인 나노 아키텍처를 구축하는 혁신적인 방법으로, 결코 생각할 수 없었던 전례없는 수직 인터페이스를 제공합니다." "다른 합성 방법으로는 이러한 완벽한 결정질 구조를 얻을 수 없습니다." 그는 "인터페이스를 활용하는 방법은 여러 가지가있다. 2000 년 노벨상 수상자 Herbert Kroemer는" 인터페이스는 장치 이다 "라고 말했다. 기존에 기판에 박막 재료 층을 증착하면 수평으로 정렬 된 인터페이스를 만들 수있다. 기판의 2 차원 평면을 따라 이동하는 이온 또는 전자. ORNL 주도의 성과는 전자 나 이온이 기판의 평면 밖으로 운반 될 수있는 수직으로 정렬 된 인터페이스를 만들 수 있다는 개념 증명입니다. 또한 나노 브러시와 같은 아키텍처를 다른 나노 스케일 아키텍처와 결합하여 에너지 저장뿐만 아니라 양자 기술 및 감지 장치를 만들 수 있습니다. 형석 구조의 저에너지 구성은 독특한 셰브론 패턴 또는 역 "V"형태를 형성했다. 형석과 bixbyite 결정 소단위의 서로 다른 구조 사이에 약간의 불일치가 발생하면 계면에서 전자 전하의 불일치가 발생하여 산소 원자가 형석 쪽을 비워서 기능적 결함이 발생합니다. 남겨진 공간은 계면 산소 이온을 형성하고 이온이 흐를 수있는 원자 규모 채널을 생성 할 수 있습니다. "인터페이스는 인공적으로 산소 이온을 생성 할뿐만 아니라보다 의도적으로 이온 이동을 유도하기 위해 인터페이스를 사용하고있다"고 Lee는 말했다. ORNL의 Matthew Chisholm의 도움으로 Gao는 STEM을 사용하여 결정 및 전자 에너지 손실 분광법의 원자 구조를 밝혀내어 인터페이스에 대한 화학적 및 전자적 통찰력을 공개했습니다. Chisholm은 “우리 는 계면에서 1/4의 산소 원자가 소실되는 것을 관찰했다 . "우리는 또한 갈매기 형 성장 패턴에 놀랐습니다. 처음에는 인터페이스가 강모 내에서 어떻게 형성되는지 이해하는 것이 중요했습니다." 나노 브러시는 다공성이 높고, 그 구조는 센서, 막 및 전극과 같은 전자적 및 화학적 상호 작용을 최대화하기 위해 넓은 표면적이 필요한 응용에 유리하다. 그러나 과학자들은 재료의 다공성을 어떻게 결정할 수 있습니까? 물질을 파괴하지 않고 통과하는 중성 입자 인 중성자는 벌크 물질의 다공성을 특성화하는 훌륭한 도구를 제공했습니다. 과학자들은 다공성의 상한을 49 %로 결정한 확장 된 Q- 범위 소각 중성자 산란을 위해 ORNL의 DOE 과학 사용자 실 Spallation Neutron Source의 자원을 사용했습니다. ORNL의 공동 저자 Michael Fitzsimmons는“신속하게 성장한 강모는 2D 박막보다 약 200 배 많은 표면적을 제공 할 수있다. 그는“우리가 배운 것은 공정에서 중성자 과학의 응용을 발전시킬 수있다. 박막은 중성자 분광학 연구를위한 충분한 표면적을 제공하지 않는 반면, ORNL의 새로운 나노 브러시 구조는 그렇지 않을 때 계면 물질에 대해 더 많이 배울 수있는 플랫폼이 될 수있다”고 덧붙였다. 자금 지원 건설 프로젝트 인 SNS의 두 번째 타겟 스테이션에서 더 밝은 중성자 빔을 사용할 수있게되었습니다. " 전자 및 원자 수준에서 재료 시스템의 이론적 계산은 인터페이스에서 산소 공극 생성에 대한 발견을 지원했습니다. MIT 기고자 인 Lixin Sun은 Bilge Yildiz의 지시에 따라 밀도 기능 이론 계산 및 분자 역학 시뮬레이션을 수행했습니다. Yildiz는“우리의 이론적 계산은이 인터페이스가 벌크 재료와 비교하여이 유형의 고유 한 인터페이스에서 크게 다른 화학을 어떻게 수용 할 수 있는지를 보여 주었다”고 말했다. MIT 계산은 계면 또는 세륨 산화물 층의 중간에 근접한 공석을 형성하기 위해 중성 산소 원자를 제거하는데 필요한 에너지를 예측했다. 특히 격자 구조를 열화시키지 않으면 서 계면에서 산소 이온의 많은 부분이 제거되는 것을 발견했다”고 말했다. Lee는“실제로 이러한 중요한 인터페이스는 나노 브러시 아키텍처 내부에서 형성되어 많은 기술 응용 분야에서 기존의 박막보다 더 유망 할 수 있습니다. 인터페이스가 장치 인 미래 기술의 게임 체인저 " 이 논문의 제목은 "형 광석-바이스 바이트 계면 에서의 거대한 산소 공극 형성 "이다.
더 탐색 이종 구조 인터페이스에서 산소 마이그레이션 더 많은 정보 : Dongkyu Lee et al., fluorite-bixbyite 인터페이스, Nature Communications (2020) 에서 거대 산소 공석 형성 . DOI : 10.1038 / s41467-020-15153-8 Lisha Fan et al. 고 에너지 {001} 패싯, 고급 과학 (2017)을 사용 하여 단일 결정형 TiO2 나노 브러시 아키텍처의 동 역학적으로 제어 된 제작 . DOI : 10.1002 / advs.201700045 저널 정보 : Nature Communications 에 의해 제공 오크 리지 국립 연구소
https://phys.org/news/2020-06-crystalline-nanobrush-advanced-energy-tech.html
.Checking out iron under pressure
압력을받는 철 확인
로렌스 리버모어 국립 연구소 Anne M Stark 연구자들의 국제적인 협력은 지구와 같은 바위 같은 행성의 핵심에서 발견되는 철의 고압 거동을 조사했습니다. 크레딧 : Shutterstock / Johan Swanepoel JUNE 8, 2020
철은 별의 핵 합성에 의해 생성되는 가장 안정적이고 무거운 화학 원소로, 우주와 지구와 다른 암석 행성의 내부에서 가장 풍부한 무거운 원소입니다. 철의 고압 거동에 대한 이해를 높이기 위해 로렌스 리버모어 국립 연구소 (LLNL) 물리학 자와 국제 공동 연구자들은 레이저 충격 철의 서브 나노초 위상 전이를 발견했습니다. 이 연구는 6 월 5 일자 Science Advances 저널에 실렸다 . 이 연구는 충격 압축 전체 기간 동안 시간 분해 된 고해상도 X- 선 회절을 측정함으로써 과학자들이 지구와 다른 행성의 물리, 화학 및 자기 특성을 더 잘 이해하도록 도울 수 있습니다. 이를 통해 250 피코 초에서 탄성 압축이 시작되는 시점을 관찰하고 300-600 피코 초 사이의 3 파 구조를 추론 할 수 있습니다. X- 선 회절은 주변 철 (Fe)에서 고압 Fe 로의 유명한 상 변환이 50 피코 초 내에 발생한다는 것을 보여준다. 시 주위 조건 , 금속 철 체심 입방 형태로 안정되어 있지만, 압력은 비자 육방 밀집 구조에 13 기가 파스칼 (지구 130,000 배 기압), 철 변환 이상으로 상승한다. 이 변형은 확산이 없으며 과학자들은 주변 및 고압 단계의 공존을 볼 수 있습니다. 철의 상 경계 위치와이 상 전이의 동역학에 대한 논란이 여전히 남아 있습니다. 이 팀은 광학 레이저 펌프와 XFEL (X-ray Free Electron Laser) 프로브를 조합하여 전례없는 시간 분해능 (고압에서 약 50 피코 초)으로 충격 압축 철의 원자 구조적 진화를 관찰했습니다. 이 기술은 모든 철 의 알려진 구조 유형을 보여주었습니다 . 팀원들은 심지어 650 피코 초 후에 주변 위상보다 밀도가 비슷하거나 심지어 더 낮은 새로운 위상의 출현을 발견했습니다. "이것은 고품질 시계열 데이터에 의해 기록 된 결정 구조 변화와 관련된 충격파 전파의 최초의 직접적이고 완전한 관찰이다"고 논문의 공동 저자 인 LLNL 물리학 자 현채 신은 말했다. 연구팀은 탄성, 소성 및 고압 위상 으로의 변형 위상 전이에 의한 3 파 시간적 진화를 관찰 한 후 광학 레이저로 조사한 후 0에서 2.5 나노초 사이의 50 피코 초 간격 으로 희박 파로 인한 압축 후 위상을 관찰 했다 . 추가 실험을 통해 암석 행성이 어떻게 형성되었는지 또는 내부에 마그마 바다가 있는지 여부를 더 잘 이해할 수 있습니다.
더 탐색 지구 중간 맨틀의 산소 과잉 산화물은 깊은 산소의 상승을 촉진 추가 정보 : H. Hwang et al. Laser-shocked iron, Science Advances (2020)의 서브 나노초 위상 전이 역학 . DOI : 10.1126 / sciadv.aaz5132 저널 정보 : 과학 발전 에 의해 제공 로렌스 리버모어 국립 연구소
https://phys.org/news/2020-06-iron-pressure.html
.Gently caressing atoms
부드럽게 애무하는 원자
에 의한 기술의 비엔나 대학 표면의 고해상도 사진 : 산소 흡착제가 명확하게 보입니다 (주황색). 크레딧 : TU Wien JUNE 8, 2020
산소는 반응성이 높습니다. 그것은 많은 표면에 축적되어 화학적 행동을 결정합니다. 비엔나 공과 대학에서 과학자들은 산소와 금속 산화물 표면 사이의 상호 작용을 연구하는데, 이는 화학 센서와 촉매에서 전자 공학에 이르기까지 많은 기술 응용 분야에서 중요한 역할을합니다. 그러나, 금속 산화물 표면 에서 산소 분자를 변경하지 않고 연구하는 것은 극히 어렵다 . TU 빈, 이것은 이제 특별한 트릭 달성되었다 : 하나의 산소 원자는 원자의 선단에 부착되는 힘 현미경 후 부드럽게 표면에 걸쳐 유도된다. 표면과 산소 원자 사이의 힘이 측정되고 이미지는 매우 높은 해상도로 촬영됩니다. 결과는 이제 저널 PNAS에 발표되었습니다 . 다른 종류의 산소 TU Wien의 응용 물리 연구소의 Martin Setvin 교수는“최근 몇 년 동안 산소가 금속 산화물 표면에 어떻게 부착되는지에 대해 많은 연구가 이루어졌다. "O2 분자는 손상되지 않은 상태로 유지되거나 단일 원자로 분해됩니까? 아니면 4 개의 원자로 구성된 소위 테트라 옥시 겐 형태가 가능할 수 있습니까? 이러한 질문은 금속 산화물 표면의 화학 반응을 이해하는 데 중요합니다." 불행하게도,이 원자들의 사진을 찍는 것은 쉽지 않습니다. 주사 터널링 현미경은 종종 원자별로 표면을 이미지화하는 데 사용됩니다. 미세한 팁은 매우 짧은 거리에서 샘플을 통과하므로 개별 전자가 샘플과 팁 사이를 통과 할 수 있습니다. 결과적으로 작은 전류가 측정됩니다. 그러나이 방법은 산소 분자에는 사용할 수 없습니다. 전기적으로 충전되어 동작을 완전히 바꿀 수 있습니다.
금속 산화물 표면의 산소 분자를 변경하지 않고 연구하는 것은 매우 어렵습니다. TU Wien에서 이것은 특별한 속임수로 달성되었습니다 : 단일 산소 원자가 원자력 현미경의 끝에 부착 된 다음 표면을 따라 부드럽게 안내됩니다. 표면과 산소 원자 사이의 힘이 측정되고 이미지는 매우 높은 해상도로 촬영됩니다. 크레딧 : TU Wien
비엔나 과학자들은 원자력 현미경을 대신 사용했습니다. 여기에서도 얇은 팁이 표면을 가로 질러 움직입니다. 이 경우 전류가 흐르지 않지만 팁과 표면 사이에 작용하는 힘이 측정됩니다. Igor Sokolovic 교수는“팁의 기능화에 중요한 속임수는 다음과 같다. 따라서 산소 원자는 표면별로 점을 검사하는 고감도 프로브 역할을합니다. 전류가 흐르지 않고 산소 원자가 표면과 완전히 접촉하지 않기 때문에,이 방법은 매우 완만하고 금속 산화물 표면의 원자를 변화시키지 않습니다. 이러한 방식으로, 금속 산화물상의 산소 침착 물의 기하 구조가 상세하게 검사 될 수있다. 다양한 방법 Setvin 박사는“특정 원자를 그 위에 올려 놓아 팁의 기능화가 최근에 개발되어 왔으며, 이제 처음으로 금속 산화물 표면에 적용될 수 있음을 보여주고있다”고 말했다. 산소 분자는 표면의 티타늄 원자 또는 산소 원자가 없는 특정 위치에서 다른 방식으로 금속 산화물에 부착 될 수 있음이 밝혀졌다 . 온도에 따라, 산소 분자 는 2 개의 개별 산소 원자로 분할 될 수있다. 그러나, 4 개의 산소 원자 의 가상 복합체 인 테트라 옥시 겐은 발견되지 않았다. Martin Setvin은“이 방법으로 검사 한 산화 티타늄 표면은이 방법을 테스트하기위한 프로토 타입 사례입니다. "그러나 실험에서 얻은 통찰력은 다른 많은 자료에도 적용됩니다." 원자 현미경에 기능화 된 팁이있는 현미경은 파괴없이 전자적 변화없이 원자 해상도 로 표면 구조 를 이미징하는 다목적 방법입니다 .
더 탐색 반응 상태와 비 반응 상태 사이의 산소 분자 전환 추가 정보 : Igor Sokolović el al., "비접촉 원자력 현미경으로 루틸 TiO2 (110) 표면에서 분자 O2의 흡착 해결", PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1922452117 저널 정보 : 국립 과학 아카데미의 절차 비엔나 공과 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-06-gently-caressing-atoms.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.First Optical Measurements of Milky Way’s Mysterious Fermi Bubbles
.First global map of rockfalls on the moon
달에 낙석의 첫 세계지도
에 의해 ETH 취리히 달에는 낙석이 발생하고 떨어지는 암석은 뚜렷한 흔적을 남깁니다. 크레딧 : NASA / GSFC / ASU JUNE 8, 2020
취리히의 연구팀과 괴팅겐 (Göttingen)의 Max Planck Institute for Solar System Research의 연구팀은 소행성 영향으로 인해 달에 136,000 건의 낙석을 기록했습니다. 수십억 년 전의 풍경도 여전히 바뀌고 있습니다. 2015 년 10 월, 스위스 알프스에서 장엄한 낙석이 발생했습니다. 늦은 아침 시간에, 눈이 덮인 커다란 블록이 1500m3 이상의 양으로 Mel de la Niva 정상에서 갑자기 분리되었습니다. 내리막 길에서 떨어져 나갔지 만 많은 바위 가 계곡으로 계속 여행했습니다. 큰 바위 중 하나가 1.4km 이상을 여행하고 숲과 초원을 뚫고 산 오두막 옆 정상 회담 기슭에 멈췄습니다. 달에서 몇 번이고 바위와 바위의 블록이 내리막 길을 따라 이동하면서 1960 년대에 최초의 무인 비행 이후로 관찰 된 현상이 인상적인 트랙을 남겼습니다. 아폴로 임무 동안 우주 비행사는 현장에서 그러한 궤도를 조사하고 변위 된 암석 샘플을 지구로 반환했습니다. 그러나 몇 년 전까지는 그러한 암석의 움직임이 얼마나 널리 퍼져 있고 어디에서 발생하는지에 대한 개요를 얻기가 여전히 어려웠습니다. 독일 Max Planck 태양 광 시스템 연구소 (MPS)와 스위스 연방 기술 연구소 (ETH) 취리히의 연구원들은 2 백만 개 이상의 달 표면 이미지의 아카이브를 분석하여 세계 최초의 낙석지도를 발표했습니다. Nature Communications 의 오늘 판에있는 달 . MPS의 Valentin Bickel과 ETH Zurich는 이번 연구의 첫 번째 저자 인 "달의 대부분의 이재 된 바위의 지름은 7 미터에서 10 미터 사이이다"라고 설명했다. " 달 을 연구 한 초기의 우주 탐사선 은 전 세계적으로 그러한 작은 특징들을 감지 할 수 없었다"고 덧붙였다. NASA의 Lunar Reconnaissance Orbiter가 출시되면서 2010 년이 되어서야, 필요한 공간 해상도와 적용 범위를 가진 달 표면 전체의 이미지를 이용할 수있었습니다.
이 달의지도는 달에서 발견 된 모든 낙석 지역을 주황색 / 빨간색 패치로 표시합니다. 북쪽과 남쪽 위도 70도 사이의 적도 지역은 위의 극지방 왼쪽 아래에 표시됩니다. 크레딧 : MPS / NASA)
결과는 북위와 남위 80도 사이의 달 표면지도로, 직경이 2 미터 반 이상인 136,610 개의 낙석을 보여줍니다. MPS의 Urs Mall 박사는“ 처음으로이지도를 통해 다른 천체 의 낙석 발생과 원인을 체계적으로 분석 할 수있다 . 이전에 과학자들은 음력 지진이 특히 바위의 변위에 책임이 있다고 가정했습니다. 새로운 전 세계 낙석지도는 소행성의 영향이 훨씬 더 중요한 역할을 할 수 있음을 나타냅니다. 모든 암석의 80 % 이상이 직간접 적으로 책임이 있습니다. ETH 취리히의 Simon Loew 교수는“대부분의 낙석은 크레이터 벽 근처에서 발견됩니다. 충격 후에 곧바로 일부 바위가 옮겨지고, 다른 바위는 훨씬 나중에 옮겨집니다. 연구자들은 그 영향이 근본적인 기반암에서 확장되는 균열 네트워크를 야기한다는 가설을 세웠다. 따라서 표면의 일부는 매우 오랜 시간이 지난 후에도 불안정해질 수 있습니다. 놀랍게도, 최대 40 억 년 전 또는 심지어 그 이전에 형성된 가장 오래된 달의 풍경에서도 많은 낙석 사건이 발견 될 수 있습니다. 그러한 각인은 전형적으로 수백만 년 후에 사라질 것이기 때문에, 이들 표면은 여전히 수십억 년 후에 형성된 낙석을 통해 여전히 침식 될 수있다 . 비켈은“물론, 매우 긴 시간에 걸쳐 지역의 지질에 영향을 미치고 영향을 미친다. 결과는 또한 수성이나 다른 소행성 베스타와 같은 다른 공기가없는 물체의 아주 오래된 표면이 여전히 진화하고 있음을 시사합니다.
더 탐색 새로운 증거는 달의 지각의 일부를 형성하는 거대한 운석 영향을 보여줍니다 자세한 정보 : Valentin Tertius Bickel et al. Nature Communications (2020) 는 수십억 년 동안 달의 충격을 유발 합니다. DOI : 10.1038 / s41467-020-16653-3 저널 정보 : Nature Communications ETH 취리히 제공
https://phys.org/news/2020-06-global-rockfalls-moon.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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