Crystal structure discovered almost 200 years ago could hold key to solar cell revolution
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.Scientists reveal why tummy bugs are so good at swimming through your gut
과학자들은 왜 배가 벌레가 장을 헤엄 쳐 헤엄 치는지 밝힙니다
에 의해 임페리얼 칼리지 런던 (Imperial College London) C. Jejuni 세포체 (빨간색)와 편모 (녹색). 크레딧 : Eli Cohen / Imperial College London JULY 2, 2020
연구원들은 왜 식중독을 일으키는 박테리아가 내장과 같은 더 끈적한 액체에서 더 빨리 헤엄 칠 수 있는지에 대한 수수께끼를 풀었습니다. 이 발견은 과학자들이 박테리아의 신체 모양 과 수영을 돕는 구성 요소가 모두 서로 의존 하는 방식을 보여주기 때문에 박테리아가 트랙에서 박테리아를 정지시키는 데 잠재적으로 도움이 될 수 있습니다. 이는 한 부분이 중단되면 박테리아가 장으로 들어가는 것을 막을 수 있음을 의미합니다. 캄 필로 박터 제주 니 는 매년 수백만 건의 식중독 사례를 담당 하고 있으며, 신체 침습의 주요 단계는 내장의 점성 (점성) 점액층을 통해 수영하는 것입니다. 연구원들은 C. jejuni가 물과 같은 저점도 액체 보다 점성 액체 에서 더 빨리 헤엄 치는 것을 관찰 했지만 지금까지 그들은 이유를 알지 못했습니다. 이제 런던 임페리얼 칼리지, 도쿄 가쿠 슈인 대학교 및 텍사스 남서부 의료 센터의 연구원들은 미스터리를 발견하기 위해 C. jejuni 를 촬영했습니다 . 그들의 결과는 오늘 PLOS 병원체에 발표됩니다 . C. jejuni 는 편모라고 불리는 두 개의 반대쪽 꼬리를 사용하여 움직입니다. 그것은 몸의 각 끝 부분에 액체를 통해 스스로를 추진하기 위해 회전하는 편모를 가지고 있습니다. 그러나 반대편의 편모는 과학자들을 혼란스럽게했다. 임페리얼 생명 과학부의 공동 저자 인 엘리 코헨 (Eli Cohen) 박사는 다음과 같이 말했습니다 : "박테리아의 양 끝에 꼬리가있는 것은 매우 이상해 보였습니다. 배의 양쪽 끝에 두 개의 반대 모터가있는 것과 같습니다. 우리가 박테리아의 작용을 관찰했을 때만 박테리아가 몸을 통해 이동하는 것을 돕기 위해 두 개의 꼬리가 어떻게 영리하게 작동하는지 볼 수있었습니다. "
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C. jejuni의 세포체와 편모는 형광으로 만들어져, 그들의 편모를 몸 주위에 감싸서 어떻게 헤엄 치는지를 보여줍니다. 크레딧 : Eli Cohen / Imperial College London 연구팀 은 형광성 편모가있는 C. jejuni 균주를 만들고 고속 현미경을 사용하여 주위에서 수영했을 때 무슨 일이 일어 났는지 확인했다. 그들은 앞으로 나아 가기 위해 박테리아가 나선 모양의 몸 주위로 그들의 주요 편모를 감싸는 것을 발견했습니다. 이는 두 편모가 같은 방향을 가리키고 통합 된 추력을 제공한다는 것을 의미합니다. 방향을 바꾸기 위해, 그들은 어느 편모가 몸에 감겨 졌는지를 바꾸어 180 도의 빠른 회전과 제한된 공간으로부터의 탈출을 가능하게했다. 그들은 또한 점성 액체를 헤엄 칠 때 편모를 감싸는 과정이 더 쉽다는 것을 발견했다. 끈끈한 끈끈한 몸을 몸 주위로 밀어 넣습니다. 점성이 적은 액체에서는 편모가 몸을 감쌀 수 없었습니다. 리드 연구원 박사 모건 Beeby는 제국에서 생명 과학의학과 말했다 : "우리의 연구는 하나의 돌로 두 마리를 죽이고 : 방법을 이해하기 위해 밖으로 설정에서 C. jejuni와 이동, 우리가 하나에서 수영하는 방법의 명백한 모순을 해결 반대편 편모를 가진 방향과 점성이 높은 액체에서 어떻게 빨리 헤엄 치는지. "오래된 일부 미스터리를 해결하는 것뿐만 아니라이 연구는 연구원들이 C. jejuni 에 의한 감염을 예방할 수있는 새로운 방법을 찾는 데 도움을 줄 수 있습니다." 이 연구는 또한 박테리아 신체 의 나선형 모양이 편모가 그것을 감싸도록하는데 중요하며, 두 성분이 서로 어떻게 의존 하는지를 보여줍니다. 이것은 편모 를 움직이는 '운동'의 일부가 어떻게 상호 의존적이며 다른 것들 없이는 아무것도 작동하지 않는 것을 보여주는 팀의 이전 작업에 추가됩니다 .
더 탐색 굶주린 박테리아는 에너지를 절약하고 살아 남기 위해 꼬리를 뺄 수 있습니다. 추가 정보 : Campylobacter jejuni 운동성은 특수한 세포 모양, 편모 필라멘트 및 모터를 통합하여 반대편 편모 PLOS Pathogens (2020)의 작용을 조정합니다 . DOI : 10.1371 / journal.ppat.1008620 저널 정보 : PLoS Pathogens 에 의해 제공 임페리얼 칼리지 런던 (Imperial College London)
https://phys.org/news/2020-07-scientists-reveal-tummy-bugs-good.html
.A three-dimensional phase diagram of heavy-fermion compound with competing quantum phases
경쟁하는 양자 상을 갖는 고 함량 화합물의 3 차원 상 다이어그램
작성자 : Ingrid Fadelli, Phys.org 크레딧 : Knafo et al.JULY 2, 2020 FEATURE
URu 2 Si 2 는 몇몇 양자 상 (예를 들어, 자성 및 초전도성)이 경쟁하거나 공존 할 수있는 중질 페르미온 화합물 군에 속하는 금속이다. 이 금속은 조정하기 쉬운 작은 에너지 스케일을 나타내므로 새로운 물리적 아이디어와 개념을 테스트하는 데 이상적입니다. 예를 들어, 연구원들은 종종 이러한 화합물을 사용하여 양자 위상 전이 , 양자 임계 및 비 전통적인 초전도와 관련된 이론을 테스트했습니다 . 중질 금속을 연구하면 궁극적으로 고온 초전도체 와 같은 광범위한 응용 분야에 적합한 다른 상관 전자 물질의 새로운 물리적 특성이 드러날 수 있습니다. 프랑스의 국립 자기장 연구소 (LNCMI / CNRS)와 그레 노블 알프스 대학의 연구팀은 최근 일본의 오카야마 대학과 도호쿠 대학의 연구원들과 공동으로 URu 2 Si 2 에 대한 체계적인 조사를 수행했습니다. 고압 및 높은 자기장. Nature Physics에 게재 된 그들의 논문 은 지금까지 잘 이해하지 못한 재료의 한 단계를 그려서 복잡한 3 차원 단계 다이어그램을 묘사합니다. 이번 연구를 수행 한 연구원 중 한 명인 윌리엄 크나 포 (William Knafo)는 Phys.org에“URu 2 Si 2 의 경우 는 매우 특별하다. "이 시스템에는 수수께끼의 단계가 있지만 30 년이 넘는 연구와이 주제에 관한 수백 개의 과학 논문에도 불구하고 지금까지 확인되지 않았습니다. URu 2 Si 2 에서이 '숨겨진 질서'의 식별 "고체 물리학에서 가장 어려운 문제 중 하나입니다." KRufo와 그의 동료들은 URu 2 Si 2 의 신비한 '숨겨진'단계를 직접 이해하는 대신 미래에이 퀘스트를 도울 수있는 새로운 요소를 모으기를 원했습니다. 보다 구체적으로, 이들의 목표는 세 가지 파라미터 (자기장, 압력, 온도)의 조합이 숨겨진 차수 위상에 어떻게 영향을 미치고 재료에서 다른 양자상의 안정화를 가능하게 하는지를 결정하는 것이 었습니다 .
크레딧 : Knafo et al.
Knafo는“우리의 실험은 높은 자기장, 고압 및 저온의 세 가지 극한 조건을 결합하여 오늘날 수행 할 수있는 최첨단 기술이다. "우리는 LNCMI-Toulouse에서 프랑스 자기장 자기장 실험실의 펄스 장인 LNCMI-Toulouse에서 높은 자기장을 생성했으며, 이는 유럽 자기장 실험실에 속한다." 그들의 실험에서, Knafo와 그의 동료들은 지구 자기장보다 약 백만 배 큰 최대 60 테슬라의 펄스 자기장을 생성했습니다. 이 펄스의 총 지속 시간은 300 밀리 초입니다. 그런 다음 연구원들은 커패시터 뱅크로 만든 발전기를 사용했는데 최대 에너지는 14 메가 줄이지 만 3 메가 줄로 충전되어 수천 암페어의 전류를 생성하여 저항성 자석으로 보냅니다. 현재 로스 알 라모스 (미국), 도쿄 (일본), 드레스덴 (독일), 우한 (중국) 및 툴루즈에 위치한 세계의 몇몇 시설에만이 강도의 자기장 관련 연구를 수행하는 데 필요한 도구가 장착되어 있습니다. . "우리는 1.4 켈빈 이하의 온도, 즉 절대 영점보다 1.4도 높은 온도 (-273.15 ° C)에서 표준 헬륨 cryostat 내에서 최대 4 기가 파스칼 (대기압보다 4 만 배 높은 압력)을 달성 할 수있는 압력 셀을 사용했습니다. ) '라고 Knafo가 말했습니다. "우리 는 압력 셀의 중심에있는 1mm 직경 홀 내부에 맞는 두 개의 작은 샘플 에 대해 전기 저항 측정을 수행했습니다 . 한 샘플은 조사 된 재료 URu 2 Si 2 이고 두 번째 샘플은 압력 게이지입니다." 마지막으로 연구원들은 URu 2 Si 2 샘플에 4 개의 작은 전기 접점 (직경 15 마이크로 미터 전선)을 용접했습니다 . 이를 통해 재료의 전기 저항을 측정 할 수있었습니다. 펄스 자기장과 관련된 실험의 성공을 보장하기 위해 사용 된 샘플과 와이어를 신중하게 준비해야했습니다.
크레딧 : Knafo et al.
Knafo는“우리 연구의 주요 성과는 URu 2 Si 2 의 3 차원 위상 다이어그램을 결정하는 것이다 . 여기서 3 차원은 자기장, 압력 및 온도이다. "우리는이 시스템에서 은폐 위상의 경계뿐만 아니라 다른 양자 위상으로부터의 경계를 얻었습니다 : 스핀 밀도 파, 반 강자성, 분극화 된 자성 등." 연구자들은 고압에서 전기장 유도 스핀 밀도 파와 은닉 위상이 URu 2 Si 2 에서 사라졌지 만 항 자극성을 나타냈다는 것을 관찰했다 . 더욱이, 그들은 재료의 다량의 상 경계 가 특정 파라미터 의 전계 및 압력 의존성에 의해 제어됨을 보여 주었다 . Knafo와 그의 동료들이 수집 한 연구 결과는 URu 2 Si 2의 전자적 상관 관계와 순서화 된 위상에 대해 기존의 또는 신흥 이론에 궁극적으로 정보를 제공 할 수있는 새로운 제약을 설정했다 . 보다 구체적으로, 논문에 요약 된 3 차원 위상 다이어그램은 재료의 어려운 은닉 위상을 모델링하고 이해하는 데있어 중요한 진전이 될 수 있으며, 이는 새로운 물리학을 공개하는 데 도움이 될 수 있습니다. "나중에 페르미온 물질에 대한 조사를 계속할 것"이라고 Knafo는 말했다. "우리의 현재 연구 는 극히 드문 현상이 관찰 된 신소재 UTe 2 에 중점을두고있다 : 자기장 에 의해 유도 된 초전도성 .이 새로운 시스템은 고임도 재료에서 자성과 초전도 사이의 상호 작용을 보여주는 가장 좋은 예 중 하나이다. "
더 탐색 기계 학습은 재료의 숨겨진 순서를 밝힙니다 추가 정보 : W. Knafo et al. 자기장 및 압력 하에서 URu2Si2에서 숨겨진 순서의 불안정화, Nature Physics (2020). DOI : 10.1038 / s41567-020-0927-4 저널 정보 : 자연 물리
https://phys.org/news/2020-07-three-dimensional-phase-diagram-heavy-fermion-compound.html
.Crystal structure discovered almost 200 years ago could hold key to solar cell revolution
거의 200 년 전에 발견 된 결정 구조는 태양 전지 혁명의 열쇠를 가질 수있다
에 의해 오레곤 주립 대학 페 로브 스카이 트 구조. 크레딧 : John Labram, Oregon State University. JULY 2, 2020
오레곤 주립대 (Oregon State University)의 태양 에너지 연구자들은 거의 2 세기 전에 발견 된 결정 구조를 가진 재료에 대한 과학적 주목을 받고 있습니다. 페 로브 스카이 트로 알려진 구조를 가진 모든 재료가 반도체는 아닙니다. 그러나 금속과 할로겐을 기본으로하는 페 로브 스카이 트는 1950 년대 처음 시장을 시작한 이래 실리콘 기반 셀 보다 제조 비용이 훨씬 저렴할 수있는 광전지 로 엄청난 잠재력 을 가지고 있습니다. 연구자들은 언젠가 화석 연료의 에너지 부문에 상당한 비중을 차지할 수있는 충분한 잠재력을 가지고 있다고 말한다. OSU 공과 대학의 존 라 브람 (John Labram)은 페 로브 스카이 트 안정성 에 관한 최근 논문 2 장 ( 통신 물리학 및 물리 화학 서신) 에 해당하는 저자 이며, 오늘 Science에 발표 된 논문에도 기고했습니다 . 의 연구 과학 옥스포드 대학의 연구자들에 의해 주도, 유기 화합물을 기반으로 분자 첨가제 - 염 피 페리 딘 크게 페 로브 스카이 트의 수명 향상 것으로 나타났다 태양 전지를 . 세 논문 모두에 요약 된 발견은 러시아 광물학 자의 오랜 발견에서 비롯된 유망한 반도체에 대한 이해를 심화시킵니다. 1839 년 우랄 산맥에서 구스타브 로즈 (Gustav Rose)는 흥미로운 결정 구조 로 칼슘과 티타늄 산화물을 발견했으며 러시아 귀족 레프 페 로브 스키 (Lev Perovski)를 기리기 위해 이름을 지어 주었다. 페 로브 스카이 트는 이제 원본의 결정 격자를 공유하는 다양한 재료를 의미합니다. 일본 과학자 인 미야 사카 츠토무 (Tsutomu Miyasaka)가 일부 페 로브 스카이 트가 효과적인 빛 흡수제라는 사실을 발견 한 후 2009 년에 관심이 높아지기 시작했습니다. Labram은“저비용으로 페 로브 스카이 트 태양 전지는 화석 연료를 약화시키고 에너지 시장을 혁신 할 수있는 잠재력을 가지고있다. "그러나이 새로운 부류의 재료에 대해 잘 이해하지 못하는 한 가지 측면은 지속적인 조명 하에서의 안정성, 즉 상업화의 장벽을 나타내는 문제입니다." 지난 2 년간 Labram의 전기 공학 및 컴퓨터 과학 연구 그룹은 시간이 지남에 따라 태양 재료의 전도도 변화를 연구하기위한 고유 한 실험 장치를 구축했습니다. "옥스포드 대학교와 협력하여 전기 접촉이없는 경우에도 수 시간에 걸쳐 광으로 인한 불안정성이 발생 함을 입증했습니다." "이 발견은 태양 전지에서 관찰 된 유사한 결과를 명확하게하고 페 로브 스카이 트 태양 전지의 안정성과 상업적 생존력을 향상시키는 열쇠를 유지하는 데 도움이됩니다." 태양 전지 효율은 사용 가능한 전력으로 변환되는 셀에 닿는 태양 광의 전력 백분율로 정의됩니다. 테스트 장치. 크레딧 : John Labram, Oregon State University 70 년 전에 Bell Labs는 최초의 실용적인 태양 전지를 개발했습니다. 그것은 오늘날의 표준에 의해 6 %의 효율을 가져 왔고 비용이 많이 들었지만 우주 경주의 초기 시절에 발사 된 위성에 전력을 공급하는 틈새를 발견했습니다. 시간이 지남에 따라 대부분의 셀이 크게 변하지 않았음에도 불구하고 제조 비용이 감소하고 효율성이 상승했습니다. 그들은 여전히 첨가물로 도핑 된 거의 순수한 실리콘의 두 층으로 구성되어 있습니다. 빛을 흡수하면 에너지를 사용하여 접합부 사이에 전류를 생성합니다. 2012 년 Labram의 공동 작업자 중 하나 인 Oxford의 Henry Snaith는 페 로브 스카이 트가 증감 제가 아닌 태양 전지의 주요 구성 요소로 사용될 수 있다는 획기적인 발견을했습니다. 이로 인해 연구 활동이 급격히 진행되었으며 매년 수천 건의 과학 논문이 주제에 대해 발표되었습니다. 8 년간의 연구 끝에 페 로브 스카이 트 전지는 25 %의 효율로 작동 할 수있어 적어도 실험실에서 상용 실리콘 전지와 동등하게 만들 수있다. 페 로브 스카이 트 전지는 일반적으로 이용 가능한 산업 화학 물질 및 금속으로 저렴하게 제조 될 수 있고, 플라스틱 및 대량 생산의가요 성 필름 상에 인쇄 될 수있다. 반대로 실리콘 셀은 견고하고 고가의 고온 공정에서 거의 순수한 실리콘으로 얇게 썬 웨이퍼로 만들어집니다. 페 로브 스카이 트의 한 가지 문제는 온도가 올라갈 때 다소 불안정한 경향이 있고, 또 다른 문제는 세포를 분해시킬 수있는 수분에 대한 취약성입니다. 그것은 야외에서 20 년 또는 30 년 동안 지속되어야하는 제품의 문제입니다. Labram은“일반적으로 미국과 유럽에서 태양 전지판을 판매하려면 25 년 보증이 필요하다. "실제로 이는 태양 전지가 25 년 후 원래 성능의 80 % 이상을 보여야한다는 것입니다. 현재의 기술인 실리콘은이를 위해 아주 좋습니다. 그러나 실리콘은 2,000 이상의 온도에서 고가로 생산되어야합니다. 완벽하고 결함이없는 결정을 형성하기 위해 제어 된 조건에서 섭씨 온도가 적절하게 작동합니다. " 반면 페 로브 스카이 트는 내결함성이 매우 높다고 Labram은 말했다. "그들은 용매에 용해 된 다음 실온에 가깝게 인쇄 될 수있다"고 그는 말했다. "이것은 결국 실리콘 비용의 일부만으로 생산할 수 있고, 따라서 화석 연료를 삭감 할 수 있다는 것을 의미합니다. 그러나이를 위해서는 25 년 보증으로 인증받을 수 있어야합니다. "이 재료의 안정성." 시장으로가는 한 가지 길은 실리콘과 페 로브 스카이 트로 만든 탠덤 셀로 더 많은 햇빛의 스펙트럼을 에너지로 바꿀 수 있습니다. 탠덤 셀에 대한 실험실 테스트는 28 %의 효율을 생성했으며 30 년대 중반의 효율은 현실적이라고 Labram은 말했다. "Tandem 셀을 사용하면 태양 전지 패널 생산 업체가 실리콘만으로 달성 할 수있는 것 이상의 성능을 제공 할 수 있습니다." "이중 접근 방식은 페 로브 스카이 트가 결국 독립형 셀로 작동하는 방식으로 시장에 진입하는 페 로브 스카이 트 장벽을 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다." 반투명 페 로브 스카이 트 필름은 언젠가 창문이나 온실에서 사용될 수 있으며, 들어오는 햇빛의 일부를 전기로 변환하고 나머지는 통과시킵니다. Labram은“에너지 생산에있어 비용이 가장 중요한 요소”라고 말했다. "실리콘과 페 로브 스카이 트는 이제 거의 같은 효율을 보인다. 그러나 장기적으로 페 로브 스카이 트 태양 전지 는 실리콘 태양 전지 비용의 일부만으로도 잠재력을 가질 수있다 . 역사는 기후 변화에 대한 정치적 행동을 보여 주었다. " 화석 연료 보다 낮은 비용으로 재생 가능한 원천에서 전기를 생산할 수 있다면 , 제품을 만드는 것만으로도 시장이 나머지를 처리하게됩니다."
더 탐색 정밀 스프레이 코팅으로 태양 전지의 성능 및 안정성 향상 추가 정보 : "피페 리디 늄 염은 효율적인 금속-할로겐 페 로브 스카이 트 태양 전지를 안정화시킨다" Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.aba1628 저널 정보 : 커뮤니케이션 물리학 , 과학 , 물리 화학 편지 저널 에 의해 제공 오레곤 주립 대학
https://phys.org/news/2020-07-crystal-years-key-solar-cell.html
.Carbon-loving materials designed to reduce industrial emissions
산업 배출물을 줄 이도록 설계된 탄소 사랑 재료
작성자 : Ashley C Huff, Oak Ridge National Laboratory 크레딧 : Oak Ridge National Laboratory JULY 2, 2020
Energy Department의 Oak Ridge National Laboratory와 Knoxville의 University of Tennessee의 연구원들은 산업 탄소 배출을 줄이기위한 실용적인 기술 옵션을 확장하기 위해 가스 막 재료를 발전시키고 있습니다. Chem에 발표 된 결과 는 실제 환경에서 탄소 포집 성능을 유발하는 주요 변수 인 선택성 및 투과성의 현재 병목 현상을 극복 할 수있는 막 재료 의 제조 방법을 보여줍니다 . UT의 Zhenzhen Yang은“다른 가스를 통과시키지 않고 이산화탄소 를 걸러내는 막을 얼마나 선택적으로 또는 얼마나 투과성으로 만들 수 있는지에 대한 절충이 종종있다 . 이상적인 시나리오는 높은 투자율과 선택성을 가진 재료를 만드는 것이다. 화학과. 가스 멤브레인은 화석 연료 산업에서 발생하는 연소 후 또는 연도 가스 배출을 줄이기위한 유망하지만 여전히 개발중인 기술입니다. 개념은 간단하다 : 얇은 다공성 막은 배기 가스 혼합물을위한 필터 역할을하며, 이산화탄소 또는 CO 2가 선택적으로 감압하에 유지되는 수집기 내로 자유롭게 흐르도록하지만 산소, 질소 및 기타 가스는 방지한다 태그 지정 산업 공정 에서 CO 2 를 포집하는 기존의 화학적 방법과 달리 멤브레인은 설치가 쉽고 추가 단계 나 추가 에너지 비용없이 장기간 무인 작동 할 수 있습니다. 중요한 점은 상업적 채택을 위해 기술을 확장하기 위해 새롭고 비용 효율적인 재료가 필요하다는 것입니다. ORNL 화학 과학부의 Ilja Popovs는“가스 막은 자유 유동 환경을 유지하기 위해 한쪽에는 압력이 필요하고 다른쪽에는 진공이 필요하기 때문에 재료 선택 성과 투과성이 기술 개발에 매우 중요하다”고 말했다. "성능이 불량한 재료는 시스템을 통해 가스를 밀어내는 데 더 많은 에너지가 필요하므로 고급 재료 는 에너지 비용을 낮추는 데 중요합니다." 자연스럽고 소수의 합성 물질 만이 Robeson 상한선 을 초과 하지 않았으며 , 이러한 비율이 떨어지기 전에 대부분의 물질이 얼마나 선택적이며 투과성 일 수 있는지를 제한하는 알려진 경계입니다. 효율적인 가스 분리를 위해 충분히 높은 선택 성과 투과성을 가진 재료는 드물고 종종 길고 지루한 합성 또는 값 비싼 전이 금속 촉매를 필요로하는 고가의 출발 재료로 만들어집니다. 양 교수 는“우리는 불소 원자 를 막 물질에 도입 하면 탄소 포집 및 분리 성능을 향상시킬 수 있다는 가설을 시험하기 시작했다 ”고 말했다. 테프론 및 치약과 같은 소비자 제품을 만드는 데 사용되는 불소 원소는 이산화탄소 포집 특성을 제공하여 탄소 포집 응용 분야에 매력적입니다. 또한 광범위하게 사용 가능하므로 저렴한 제조 방법을위한 비교적 저렴한 옵션입니다. 불소 함유 가스 막에 대한 연구는 탄소를 좋아하는 기능을 실현하기 위해 불소를 재료에 포함시키는 근본적인 도전으로 인해 제한되어왔다. 양은“우리의 첫 번째 단계는 간단한 화학적 방법과 시판되는 출발 물질을 사용하여 고유 한 불소 기반 폴리머를 만드는 것이었다”고 말했다. 다음에, 연구자들은 CO를 포착하는데 필요한 다공성 구조 및 기능을 제공하는 열을 사용하여 재료를 변형 또는 탄화 2 . 2 단계 공정 은 다른 합성법에서 발생하는 근본적인 장애물을 극복 하면서 플루오르 화 그룹을 보존하고 최종 재료에서 CO 2 선택성을 높였습니다 . 양은 “이 접근법은 표면적 이 높고 고온 작동 조건에서 안정적인 초 미세 기공을 갖는 이산화탄소 친 화성 물질을 만들어 냈다 ”고 말했다. "이러한 모든 요소는 탄소 포집 및 분리막의 유망한 후보입니다." 이 소재의 참신한 디자인은 탁월한 성능에 기여하며, 로브 슨 상한을 초과하는 높은 선택성 및 투과율로 관찰되며, 소수의 재료 만 달성했습니다. Popovs는“우리의 성공은 미래의 막 재료에서 불소를 활용하기위한 가능한 경로를 보여주는 재료 성과였다. 또한 상업적으로 이용 가능한 저렴한 출발 재료를 사용하여이 목표를 달성했다”고 말했다. 기본 발견은 탄소 포집 막에 대한 실용적인 옵션의 제한된 라이브러리를 확장하고 다른 작업 별 기능을 갖춘 불소화 막을 개발하기위한 새로운 방향을 제시합니다. 연구원들은 다음으로 불소화 막이 CO 2를 흡수하고 수송하는 메커니즘을 조사하는 것을 목표로한다. 이는 CO 2 배출 을 잡기 위해 의도적으로 맞춤화 된 재료로 더 나은 탄소 포집 시스템의 설계를 알려주는 기본 단계이다 .
더 탐색 빅 데이터와 합성 화학은 기후 변화와 오염에 대항 할 수 있습니다 추가 정보 : Zhenzhen Yang et al., 불소화 탄소 분 자체 막으로 화학 물질 을 이용한 CO2 / N2 분리에 대한 Robeson 상한 초과, Chem (2020). DOI : 10.1016 / j.chempr.2019.12.006 저널 정보 : Chem 에 의해 제공 오크 리지 국립 연구소
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.New Research Advances U.S. Army’s Quest for Ultra-Secure Quantum Networking
새로운 연구, 미군의 초고속 양자 네트워킹 탐구
주제 :양자 정보 과학통신미 육군 연구소 으로 미국 육군 연구소 2020 년 7 월 2 일 오드리 비엔 페이 시카고 대학 (University of Chicago)의 두 개의 미 육군 연구 프로젝트는 양자 네트워크를 발전시켜 미래의 전장 운영에 중요한 역할을합니다. 크레딧 : Nancy Wong, University of Chicago
두 개의 미 육군 연구 프로젝트는 양자 네트워킹을 발전 시키며, 이는 미래의 전장 운영에 중요한 역할을 할 것입니다. 양자 네트워크는 잠재적으로 고전적인 네트워크로는 달성 할 수없는 여러 가지 새로운 기능을 제공 할 것이며, 그 중 하나는 안전한 양자 통신입니다. 양자 통신 프로토콜에서, 정보는 전형적으로 얽힌 광자 입자를 통해 전송된다. 양자 통신을 도청하는 것은 거의 불가능하며, 변조하려는 증거를 남기려고 시도하는 사람들; 그러나 광섬유 라인과 같은 기존 채널을 통해 광자를 통해 양자 정보를 전송하는 것은 어렵습니다. 정보를 운반하는 광자는 종종 손상되거나 손실되어 신호가 약하거나 일관성이 없습니다. 첫 번째 프로젝트 에서 미 육군의 전투 능력 개발의 육군 연구 실험실의 분산 양자 정보 센터가 자금을 지원하고 운영하는 시카고 대학 연구팀은 전통적인 채널을 우회하는 새로운 양자 통신 기술을 시연했습니다. 이 연구는 두 개의 통신 노드를 채널과 연결하고 연결 채널을 점유하지 않고 노드간에 양자 역학적으로 정보를 전송했습니다. “이 결과는 팀이 달성 한 높은 전송 효율성뿐만 아니라 개발 한 시스템이 가변 신호 손실이있을 때 양자 프로토콜을 추가로 탐색 할 수있게 해주므로 특히 흥미 롭습니다. 연구소의 육군 연구 사무소와 분산 양자 정보 센터의 공동 관리자. "강력한 양자 통신 및 양자 네트워크를 실현하는 데있어 손실을 극복하는 것이 주요 장애물입니다." Physical Review Letters 저널에 발표 된이 연구 는 마이크로파 케이블을 통해 두 개의 통신 노드를 얽힌 시스템을 개발했습니다. 이 실험에서는 약 1 미터 길이의 마이크로 웨이브 케이블을 사용했습니다. 제어 된 방식으로 시스템을 켜고 끄면 케이블을 통해 광자를 보내지 않고도 두 노드를 양자 얽힘으로 묶어 정보를 전송할 수있었습니다. 시카고 대학 Pritzker Molecular Engineering의 John A. MacLean Sr. Andrew Cleland 박사는“우리는 광자를 보내지 않고 1 미터 케이블을 통해 정보를 전송했다. 아르곤 국립 연구소의 선임 과학자. “원칙적으로 이것은 훨씬 더 먼 거리에서도 작동합니다. 광섬유 채널을 통해 광자를 보내는 시스템보다 훨씬 빠르고 효율적입니다.” 이 시스템에는 한계가 있지만 절대 영도 보다 몇도 높은 온도에서는 매우 차갑게 유지되어야한다고 연구원들은 잠재적으로 광자 대신 원자로 실온에서 작동 할 수 있다고 말했다. 이 팀은 현재보다 복잡한 상태에서 여러 광자를 얽히게하는 실험을 수행하고 있으며, 궁극적으로 향상된 양자 통신 프로토콜 및 기능을 가능하게합니다. 얽힌 입자는 단지 광자 나 원자에만 국한되지 않습니다. 2020 년 6 월 12 일자로 발표 된 동료 리뷰 저널 인 Physical Review X에 발표 된 두 번째 논문 에서 동일한 시카고 팀이 처음으로 두 개의 포논 (음량의 입자)을 얽었습니다. 팀은 광자 양자 통신 시스템과 유사하게 포논과 통신하도록 설계된 시스템을 사용하여 인간의 귀로들을 수있는 것보다 약 백만 배 더 높은 피치를 갖는 두 개의 마이크로파 포논을 얽었습니다. 포논이 얽히고 나면 팀은 포논 중 하나를 전령으로 사용했으며, 양자 시스템이 다른 포논을 어떻게 사용했는지에 영향을주었습니다. 전령은 팀이 소위 퀀텀 지우개 실험을 수행 할 수있게했으며, 측정이 완료된 후에도 측정에서 정보가 지워졌습니다. Cleon은“Phonons는 작업을 수행하는 데 훨씬 더 큰 시간을 제공하고 양자 지우개 실험을 수행 할 때 발생하는 몇 가지 과제를 완화합니다. 포논은 광자에 비해 많은 단점이 있지만 (예를 들어, 수명이 짧아지는 경향이 있지만) 광자와 강하게 상호 작용하지 않을 수있는 다수의 고체 양자 시스템과 강하게 상호 작용합니다. 결과적으로 포논은 이러한 시스템에 더 나은 방법을 제공 할 수 있습니다. 이 커플 링은 많은 양자 네트워킹 응용 프로그램에 중요한 기능이며, 양자 컴퓨팅 과 같은 다른 양자 정보 과학 응용 프로그램에도 도움이 될 수 있습니다 . 또한, 동일한 주파수에서 포논의 파장이 광자의 파장보다 짧아서 더 작은 양자 회로를 가능하게합니다. "이러한 실험은 비 이상적인 환경에서 작동하는 양자 네트워크를 구축하고 시스템간에 양자 정보를 안정적으로 전송하는 방법에 대한 향후 연구를위한 여러 가지 방법을 제공합니다."라고 실험실의 연구원이자 공동 관리자 인 Fredrik Fatemi 박사는 말했습니다. 분산 양자 정보 센터. 미래 양자 기술 개발에있어 둘 다 매우 중요하다”고 말했다. 이 연구에 대한 자세한 내용은 “원거리에서의 스푸키 액션”을 사용하여 정보를 전송하는 새로운 양자 통신 기술을 읽으십시오 .
참고 문헌 : A. Bienfait, Y.P. Zhong, H.-S.의“조정 가능하게 분산되는 양자 통신 시스템을 사용한 단열 통로를 통한 원격 얽힘” Chang, M.-H. Chou, C. R. Conner, É. Dumur, J. Grebel, G. A. Peairs, R. G. Povey, K. J. Satzinger 및 A. N. Cleland, 2020 년 6 월 12 일, Physical Review Letters. DOI : 10.1103 / PhysRevLett. 124.240502 A. Bienfait, Y. P. Zhong, H.-S.의“얽힌 표면 음향 포논을 이용한 양자 소거” Chang, M.-H. Chou, C. R. Conner, É. Dumur, J. 그 레벨, G. A. Peairs, R. G. Povey, K. J. Satzinger 및 A. N. 클리 랜드 6 월 12 일 2020 체육 검토 X . DOI : 10.1103 / PhysRevX.10.021055 CCDC 육군 연구소는 미 육군 전투 능력 개발 사령부의 요소입니다. 육군의 기업 연구소 인 ARL은 지배적 인 전략적 토지 전력을 보장하기 위해 과학과 기술을 발견, 혁신 및 전환합니다. CCDC는 지휘의 핵심 기술 역량을 통한 협력을 통해 군인들이 국가 전쟁에서 승리하고 안전하게 집으로 돌아 오는 데 치명적인 기술 기반 기능을 발견, 개발 및 제공하는 데 앞장서고 있습니다. CCDC는 미 육군 선물 사령부의 주요 하위 사령부입니다.
https://scitechdaily.com/new-research-advances-u-s-armys-quest-for-ultra-secure-quantum-networking/
SARS-CoV-2 Related Products
*Blog Notice
On June 23, 2020, my blog posts random product advertisements on a single line within the blog, so companies of related products allocate profit distribution per quantity of product sold as stocks and divide it into my blog address. This donation stock fund is fully donated to our growing children for education and job security, as well as for the venture start-ups and welfare benefits they seek. Invest.
원문(한국어) 제 블로그에 2020 년 6 월 23 일 부터 블로그 내에 한줄에 임의의 상품광고를 게재하니, 관련 상품의 회사는 상품 판매 수량 당 이익배분을 주식으로 할당하여 제 블로그 주소에 배당 해 주십시요. 이 기부주식 자금은 우리의 성장하는 아이들에게 전액 교육 및 직업 안정 그리고 그들이 지망하는 벤처 창업사업 및 후생복지 생활 안정에 전액 기부. 투자합니다.
https://www.facebook.com/junggoo.lee.9
.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
.“Spooky Popcorn of the Universe” Revealed: Quantum Fluctuations Can Jiggle Objects on the Human Scale
"우주의 으스스한 팝콘"공개 : 양자 변동이 인간의 규모로 물체를 흔들 수있다
주제 :천체 물리학리고MIT국립 과학 재단양자 역학 작성자 : 매사추세츠 공과 대학 제니퍼 추 2020 년 7 월 2 일 MIT 물리학 자 LIGO 거울 MIT 물리학 자들은 LIGO의 40kg 거울이 작은 양자 효과에 반응하여 움직일 수 있다는 것을 관찰했습니다. 이 사진에서 LIGO 광학 기술자는 LIGO 거울 중 하나를 검사합니다. 크레딧 : Matt Heintze / Caltech / MIT / LIGO
Lab 연구에 따르면 LIGO 의 40 킬로그램 거울은 작은 양자 효과에 반응하여 움직일 수 있으며,“우주의 으스스한 팝콘”을 드러냅니다. 양자 역학의 렌즈를 통해 볼 수있는 우주는 입자가 존재하거나 사라지는 시끄러운 잡음 공간으로, 일상적인 물체에서 감지하기에는 너무 미묘한 양자 노이즈의 배경을 만듭니다. 이제 처음으로 MIT LIGO Laboratory의 연구원들이 이끄는 팀 은 사람 규모의 물체에 대한 양자 변동의 영향을 측정했습니다. 2020 년 7 월 1 일 Nature 에 발표 된 논문 에서 연구원들은 양자 변동이 작을지라도 미국 국립 과학 재단 레이저 간섭계의 40 킬로그램 거울만큼 큰 물체를 "차게"할 수 있다고 관찰했다. 중력파 관측소 (LIGO)로 인해 팀이 측정 할 수있는 작은 각도로 움직일 수 있습니다. LIGO 검출기의 양자 노이즈는 큰 거울을 10-20 미터 정도 움직일 수있는 것으로 나타났습니다.이 크기의 물체에 대해 양자 역학에 의해 예측되었지만 이전에는 측정 된 적이없는 변위입니다. MIT의 Kavli 천체 물리 연구소 연구원 인 리 맥 컬러 (Lee McCuller)는“ 수소 원자 는 10 -10 미터이므로 거울의 이러한 변위는 수소 원자가 우리에게주는 수소 원자에 대한 것입니다. 연구. 연구자들은 그들이하는, 양자 착취라는 설계하는 특수 악기를 사용 "검출기의 양자 노이즈를 조작하고 궁극적으로 감지에 LIGO의 감도를 향상시킬 수있는 방법으로, 거울에 자사의 차기를 줄일 중력파를 ,"Haocun 유하는 설명 MIT 물리학 대학원생. MIT의 물리학과 부교수 인 네르 기스 마발 발라 (Nergis Mavalvala)는“이 실험에서 특별한 점은 인간만큼 큰 물체에 양자 효과가 있다는 점이다. “우리 양자도 1 초마다 이러한 양자 변동에 의해 타격을 받고 있습니다. 이 양자 진공 변동이 우리의 운동에 측정에 영향을 미치기에는 우리 존재의 지터, 열 에너지가 너무 크다는 것입니다. 우리는 LIGO의 거울을 사용하여 열 구동 모션 및 기타 힘으로부터 분리하기 위해이 모든 작업을 수행 했으므로 이제 양자 변동과 우주의 으스스한 팝콘에 의해 쫓겨날 수 있습니다.” Yu, Mavalvala 및 McCuller는 MIT의 대학원생 Maggie Tse 및 책임 연구원 인 Lisa Barsotti와 함께 LIGO Scientific Collaboration의 다른 회원들과 함께이 새로운 논문의 공동 저자입니다. 양자 킥 LIGO는 수백만에서 수십억 광년 떨어진 대격변 소스에서 지구에 도달하는 중력파를 감지하도록 설계되었습니다. 하나는 워싱턴 Hanford에, 다른 하나는 루이지애나 Livingston에있는 쌍둥이 감지기로 구성되어 있습니다. 각 검출기는 4 킬로미터 길이의 터널 2 개로 구성된 L 자형 간섭계이며, 그 끝에 40 킬로그램 거울이 걸려 있습니다. 중력파를 탐지하기 위해 LIGO 간섭계의 입력에있는 레이저가 검출기의 각 터널로 광선을 보내어 맨 끝에있는 거울에서 반사되어 시작점으로 돌아옵니다. 중력파가 없으면 레이저는 동일한 시간에 돌아와야합니다. 중력파가 통과하면 거울의 위치와 레이저의 도착 시간이 잠시 방해됩니다. 간섭계를 외부 노이즈로부터 보호하기 위해 많은 노력을 기울여서 검출기가 들어오는 중력파에 의해 발생되는 매우 미묘한 교란을 더 잘 포착 할 수 있습니다. Mavalvala와 그녀의 동료들은 LIGO가 간섭계 자체 내의 양자 변동, 특히 LIGO의 레이저 광자에서 발생 된 양자 노이즈와 같은 미묘한 영향을 느낄 수있을 정도로 충분히 민감 할 수 있는지 궁금해했습니다. McCuller는“레이저 광의 이러한 양자 변동은 실제로 물체를 걷어차 게 할 수있는 방사선 압력을 유발할 수 있습니다. "우리의 경우 물체는 40 킬로그램 거울이며 다른 그룹이이 양자 효과를 측정 한 나노 크기 물체보다 10 억 배 더 무겁습니다." 소음 압착기 그들은 작은 양자 변동에 반응하여 LIGO의 거대한 거울의 움직임을 측정 할 수 있는지 알아보기 위해 최근에 간섭계에 애드온으로 구축 한 기기를 양자 스 퀴저라고 부릅니다. 압착기를 사용하여 LIGO 간섭계 내의 양자 노이즈 특성을 조정할 수 있습니다. 이 팀은 먼저 배경 양자 노이즈, "클래식"노이즈 또는 일상적인 일상 진동에서 발생하는 장애를 포함하여 LIGO 간섭계 내의 총 노이즈를 측정했습니다. 그런 다음 스 퀴저를 켜고 양자 노이즈의 특성을 구체적으로 변경 한 특정 상태로 설정했습니다. 그런 다음 데이터 분석 중에 클래식 노이즈를 빼고 간섭계에서 순수한 양자 노이즈를 분리 할 수있었습니다. 검출기가 들어오는 잡음에 대한 거울의 변위를 지속적으로 모니터링함에 따라 연구원들은 양자 잡음만으로도 거울을 10-20 미터 만큼 변위시키기에 충분하다는 것을 관찰 할 수있었습니다 . Mavalvala는 측정이 양자 역학이 예측 한 것과 정확하게 일치한다고 지적합니다. "그러나 여전히 그것이 너무 큰 것으로 확인되는 것은 놀랍습니다."라고 그녀는 말합니다. 한 걸음 더 나아가 팀은 간섭계 내의 양자 노이즈를 줄이기 위해 양자 스 퀴저를 조작 할 수 있을지 궁금해했습니다. 스퀴 저는 특정 상태로 설정 될 때 양자 노이즈의 특정 특성 (이 경우 위상 및 진폭)을 "압착"하도록 설계되었습니다. 위상 변동은 빛의 이동 시간의 양자 불확실성으로 인한 것으로 생각할 수 있지만 진폭 변동은 양자 킥을 거울 표면에 부여합니다. “우리는 양자 노이즈를 다른 축을 따라 분산 된 것으로 생각하고 특정 측면에서 노이즈를 줄이려고 노력합니다. 압착기가 특정 상태로 설정 될 때, 예를 들어 위상의 불확실성을 압착하거나 좁힐 수 있으며 동시에 진폭의 불확실성을 확장하거나 증가시킬 수있다. 다른 각도에서 양자 노이즈를 압착하면 LIGO 검출기 내에서 위상과 진폭 노이즈의 비율이 달라집니다. 연구팀은이 압착 각도를 변경하여 LIGO의 레이저와 거울 사이의 양자 상관 관계를 측정 할 수 있을지 궁금해했다. 연구팀은 아이디어를 테스트하면서 압착기를 12 가지 각도로 설정했으며 실제로 레이저의 다양한 양자 노이즈 분포와 거울의 움직임 사이의 상관 관계를 측정 할 수 있음을 발견했습니다. 이러한 양자 상관 관계를 통해 팀은 양자 노이즈와 그에 따른 미러 변위를 정상 수준의 70 %까지 줄일 수있었습니다. 우연히이 측정 값은 표준 양자 한계 (quantum limit)라고 불리는 것보다 낮습니다. 이는 양자 역학에서 주어진 광자 수, 또는 LIGO의 경우 특정 레벨의 레이저 출력이 특정 최소 양자를 생성 할 것으로 예상됩니다 경로에있는 모든 물체에 특정 "킥"을 생성하는 변동. LIGO 측정에서 압착 된 빛을 사용하여 양자 노이즈를 줄임으로써이 팀은 표준 양자 한계보다 더 정밀한 측정을 수행하여 LIGO가 희미하고 먼 중력파 소스를 감지하는 데 도움이되는 방식으로 노이즈를 줄였습니다.
참조 : 2020 년 7 월 1 일 Haocun Yu, L. McCuller, M. Tse, N. Kijbunchoo, L. Barsotti, N. Mavalvala 및 LIGO Scientific Collaboration 회원에 의한“LIGO의 빛과 킬로그램-질량 거울 사이의 양자 상관 관계” , 자연 . DOI : 10.1038 / s41586-020-2420-8 이 연구는 부분적으로 National Science Foundation에서 자금을 지원했습니다.
.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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