Quantum physicists crack mystery of 'strange metals,' a new state of matter
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.Quantum physicists crack mystery of 'strange metals,' a new state of matter
양자 물리학 자들은 새로운 물질 상태 인 '이상한 금속'의 신비를 깨뜨린 다
사이먼 스 재단 온도, T 및 상호 작용 강도 U (사이트 간 전자 호핑의 진폭 t로 정규화 됨)의 함수로서 물질의 다른 상태를 보여주는 다이어그램. 이상한 금속은 금속 스핀 유리와 페르미 액체를 분리하는 체제에서 나타난다. 크레딧 : P. Cha et al./National Academy of Sciences 2020의 절차 JULY 23, 2020
양자 물리학 자의 표준에 의해서도 이상한 금속은 평범한 확률입니다. 이 재료는 고온 초전도체와 관련이 있으며 블랙홀의 특성과 놀라운 연결성을 가지고 있습니다. 이상한 금속의 전자는 양자 역학의 법칙에 따라 허용되는 한 빨리 에너지를 소비하며 일반적인 금속의 전기 저항과 달리 이상한 금속의 전기 저항은 온도에 비례합니다. 이상한 금속에 대한 이론적 이해를 생성하는 것은 응축 물질 물리학에서 가장 큰 도전 중 하나입니다. 이제 뉴욕시의 Flatiron Institute와 Cornell University의 연구원들은 최첨단 계산 기술을 사용하여 이상한 금속의 첫 번째 강력한 이론적 모델을 해결했습니다. 이번 연구 결과에 따르면 이상한 금속은 새로운 물질 상태라고 밝혀졌다. 연구원들은 7 월 22 일 국립 과학원 (National Academy of Sciences) 절차에 발표했다 . Flatiron Institute의 전산 양자 물리학 센터 (CCQ)의 선임 연구 과학자 인 올리비에 파 콜레트 (Olivier Parcollet)는 공동 연구자 인 올리비에 파 콜레트 (Olivier Parcollet)가 말했다. "이상한 금속은 블랙홀과 놀라운 특성을 공유하여 이론 물리학에 대한 새로운 방향을 제시합니다." 이 연구팀은 Parcollet 외에도 코넬 박사 과정 학생 피터 차 (Peter Cha), CCQ 준회원 데이터 과학자 인 닐스 z 첼 (Nils Wentzell), CCQ 디렉터 앙투안 조지 (Antoine Georges), 코넬 물리학 교수 (은하 김은아)로 구성되었다. 양자 역학 세계에서 전기 저항은 전자가 물체에 부딪 치는 부산물입니다. 전자가 금속을 통해 흐르면 금속의 다른 전자 나 불순물이 바운스됩니다. 이러한 충돌 사이에 시간이 많을수록 재료의 전기 저항이 낮아집니다. 일반적인 금속의 경우 복잡한 방정식에 따라 온도에 따라 전기 저항이 증가합니다. 그러나 고온 초전도체가 초전도를 멈추는 지점 바로 위에서 가열되는 경우와 같은 비정상적인 경우에는 방정식이 훨씬 간단 해집니다. 이상한 금속 에서 전기 전도도는 온도와 우주의 두 가지 기본 상수, 플랑크 상수와 볼츠만 상수에 직접 연결됩니다. 결과적으로 이상한 금속은 Planckian 금속으로도 알려져 있습니다. 이상한 금속의 모델은 수십 년 동안 존재 해 왔지만, 그러한 모델을 정확하게 해결하는 것은 기존의 방법으로는 도달 할 수없는 것으로 판명되었습니다. 전자 사이의 양자 얽힘은 물리학자가 전자를 개별적으로 처리 할 수 없으며, 재료의 입자 수가 많을수록 계산이 더욱 어려워집니다. 차와 그의 동료들은이 문제를 해결하기 위해 두 가지 방법을 사용했다. 먼저, 그들은 90 년대 초 Georges가 개발 한 아이디어를 기반으로 양자 임베딩 방법을 사용했습니다. 이 방법을 사용하면 물리학자는 전체 양자 시스템에 걸쳐 세부 계산을 수행하는 대신 몇 개의 원자에 대해서만 세부 계산을 수행하고 나머지 시스템을 더 간단하게 처리합니다. 그런 다음 무작위 샘플링을 사용하여 문제에 대한 답을 계산하는 양자 몬테카를로 알고리즘 (지중해 카지노로 명명)을 사용했습니다. 연구원들은 우주에서 온도에 도달 할 수없는 하한값 인 절대 영점 (섭씨 273.15도)까지 이상한 금속의 모형을 풀었습니다. 그 결과 이론적 모델은 이전에 알려진 물질의 두 단계 인 모트 절연 스핀 글래스와 페르미 액체에 접해있는 새로운 물질 상태로서 이상한 금속의 존재를 보여준다. "우리는 위상 공간에 우리가 전환하는 두 단계 중 어느 것에도 속하지 않는 Planckian 동작을 나타내는 전체 영역이 있음을 발견했습니다."라고 Kim은 말합니다. "이 양자 스핀 액체 상태는 잠겨 있지 않지만 완전히 자유롭지는 않습니다. 그것은 느리고, 수프, 칙칙한 상태입니다. 그것은 금속성이지만 마지 못해 금속성이며, 혼돈의 정도를 양자 역학의 한계로 밀고 있습니다. " 새로운 연구는 물리학 자들이 고온 초전도체의 물리학을 더 잘 이해하도록 도울 수있다. 아마도 놀랍게도이 연구는 천체 물리학과 관련이 있습니다. 이상한 금속 과 마찬가지로 , 블랙홀은 온도와 플랑크 및 볼츠만 상수에만 의존하는 특성을 나타냅니다 (예 : 블랙홀은 다른 블랙홀과 병합 한 후 블랙홀이 울리는 시간). Parcollet은“Planckian 금속에서 블랙홀에 이르기까지이 모든 다른 시스템에서 동일한 스케일링을 발견한다는 사실은 매우 매력적입니다.
더 탐색 일부 세라믹 결정 내부의 전자는 친숙한 방식으로 소멸되는 것처럼 보입니다. 추가 정보 : Peter Cha et al., 스핀 저항력 1/2 스핀을 갖는 양자 임계 금속에서 선형 저항률 및 SYK (Sachdev-Ye-Kitaev) 스핀 액체 거동 , National Science of Sciences (2020)의 절차. DOI : 10.1073 / pnas.2003179117 저널 정보 : 국립 과학 아카데미의 절차 Simons Foundation 제공
https://phys.org/news/2020-07-quantum-physicists-mystery-strange-metals.html
.New CRISPR DNA base editor expands the landscape of precision genome editing
정밀한 게놈 편집 환경을 확장하는 새로운 CRISPR DNA 기본 편집기
에 의해 매사추세츠 종합 병원 크레딧 : CC0 Public Domain
Massachusetts General Hospital (MGH)의 J. Keith Joung 실험실에서 개발 한 새로운 게놈 편집 기술은 C-to-G (cytosine to guanine) 단일 염기 변화를 기반으로하는 질병 관련 유전자 돌연변이를 이해하는 데 도움을 줄 수 있습니다. . 새로운 기본 편집기는 바람직하지 않은 부작용을 일으킬 수있는 의도하지 않은 ( "대상 외") 돌연변이를 최소화하도록 설계되었습니다. 새로운 CRISPR 유도 DNA 염기 편집 기술은 DNA 염기의 "전환"변형을 효율적으로 유도하면서 원치 않는 "방관자"돌연변이의 수준을 최소화하도록 설계되었습니다. CGBE1이라는 개념 증명 C-to-G 기본 편집기와 더 작은 버전의 miniCGBE1은 공동 저자 인 Ibrahim C. Kurt와 Ronghao Zhou의 논문에서 Nature Biotechnology 저널에 온라인으로 게재되었습니다. . CRISPR (정기적으로 간격을 둔 짧은 회문 회생 반복 체)은 박테리아의 방어 메커니즘으로 처음 발견 된 다음 과학자들이 DNA 서열을 제거 및 / 또는 복구하기위한 도구로 활용하는 유전자 편집 기술입니다. 첫 번째 CRISPR 기술은 이중 가닥 DNA 절단을 만들고 복구하는 데 의존했습니다. "베이스 편집은 하버드 대학교와 브로드 인스티튜트의 David Liu의 실험실에 의해 개발 된 새로운 형태의 CRISPR 유전자 편집입니다. DNA에 이중 가닥을 도입 한 것이 아니라 단일 염기를 직접 변경하는 데 중점을두고 있습니다. MGH 분자 병리학 부서와 하버드 의과 대학 (HMS)의 공동 저술가 인 Julian Grünewald 박사는 설명합니다. 염기 편집기는 가이드 RNA의 도움으로 특정 표적 부위를 목표로하는 변형 된 형태의 CRISPR-Cas를 사용하는 융합 단백질입니다. 그런 다음 원하는 DNA 변화를 만들기 위해 특정 염기를 변형시키기 위해 deaminase라는 효소를 배포합니다 . 예를 들어,이 기술은 사이 리신 (C) 염기를 피리 미딘 부류 내의 사이토 (사이토 신 염기 편집기 또는 CBE로 수행됨)의 티민 (T) 염기로 전환시키는 데 사용될 수있다. 유사하게, 아데닌 염기 편집기 (ABE)는 아데닌 (A)을 구아닌 (G)으로 변환 할 수 있으며, 둘 다 퓨린 염기이다. CGBE1은 2019 년 J. Keith Joung, MD, Ph.D가 발표 한 CBE 변형을 활용합니다. 그리고 자연의 동료 . SECURE-CBE 라 불리는이 초기 CBE 변이체는 표적 외 RNA 효과가 현저히 적은 C-T 변화를 유도하는 것으로 나타났다. 새로운 CGBE1 도구에는이 SECURE-CBE 변형의 디아민이 포함되어 있습니다.이 구성 요소는 다른 구성 요소와 함께 한 클래스에서 다른 클래스로의베이스 교환이 기술적으로 까다로울 수 있지만 원하지 않는 변경의 위험을 최소화합니다. Grünewald는“이러한 유형의 편집으로 고칠 수있는 질병 관련 돌연변이 또는 병원성 돌연변이가있다. 그러나 CGBE1 또는 유사한 편집 플랫폼으로 교정 할 수있는 정확한 질병 수는 불분명합니다. "우리는 여전히이 새로운 변환 기반 편집기의 초기 단계에 있습니다. CGBE1은 여전히 추가적인 최적화가 필요하며 이것이 클리닉에 대한 준비가되었다고 말하기에는 아직 이르지만 CGBE1은 연구 응용 프로그램에 유용 할 수 있습니다. 특정 C-to-G 돌연변이 의 도입 ”이라고 그는 말했다.
더 탐색 'Bystander'시토신은 유전자 편집 기술에서 그들의 일치를 충족시킵니다 추가 정보 : Ibrahim C. Kurt et al, 인간 세포에서 표적화 된 DNA 변환을 유도하기위한 CRISPR C-to-G 기본 편집기, Nature Biotechnology (2020). DOI : 10.1038 / s41587-020-0609-x 저널 정보 : Nature Biotechnology , Nature 에 의해 제공 매사추세츠 종합 병원
https://phys.org/news/2020-07-crispr-dna-base-editor-landscape.html
.Tandem catalytic system efficiently converts carbon dioxide to methanol
탠덤 촉매 시스템으로 이산화탄소를 메탄올로 효율적으로 변환
에 의해 보스턴 대학 (Boston College) 크레딧 : Frank Tsung JULY 24, 2020
잠재적으로 재생 가능한 대체 연료 인 이산화탄소를 메탄올로 전환하면 동시에 대체 연료를 형성하고 이산화탄소 배출량을 줄일 수있는 기회가 제공됩니다. 자연적으로 발생하는 프로세스에 의해 영감을, 보스턴 대학의 화학자의 팀이 변환에 멀티 촉매 시스템 사용 탄소 높은 활성과 선택도보고 된 가장 낮은 온도에서 메탄올 산화를, 연구자들은 저널의 최근 온라인 판에보고 된 화학 . 팀의 발견은 금속-유기 골격 (metal-organic framework) 으로 알려진 스펀지와 같은 다공성 결정질 물질 내에 구성된 단일 시스템에 다중 촉매를 설치함으로써 가능해 졌다고보고했다. 스펀지로 제자리에 고정 된 별도의 촉매가 조화롭게 작동합니다. 이러한 방식으로 촉매 활성 종을 분리하지 않으면 반응이 진행되지 않고 생성물이 얻어지지 않았다고 그들은보고했다. Tsung은이 연구팀이 다 성분 화학 반응을 사용하는 세포 내 생물 기계에서 영감을 얻었다 고 말했다. 연구팀은 이산화탄소를 메탄올로 전환시키기 위해 "게스트"분자가 "호스트"물질에 캡슐화되어 새로운 화합물을 형성하는 호스트-게스트 화학을 통해 촉매 분리를 사용했다. 자연에서 다 성분 촉매 변환에 의해 영감을 얻은이 접근법은 단일 종에 대한 높은 촉매 적 요구를 피하면서 온실 가스를 재생 가능한 연료로 전환시켰다. Tsung은“우리는 하나 이상의 촉매를 금속-유기 프레임 워크에 캡슐화하고 결과적인 호스트-게스트 구성물을 다른 전이 금속 착물과 함께 촉매 작용에 적용함으로써 이것을 달성했다”고 말했다. 대학원생 Thomas M. Rayder와 학사 Enric H. Adillon이 포함 된이 팀은 저온에서 높은 선택 도로 이산화탄소를 메탄올로 전환하기 위해 호환되지 않는 촉매를 통합 할 수있는 방법을 개발할 수 있는지 여부를 결정했다고 Byers는 말했다. . 구체적으로, 이들은 이산화탄소의 메탄올로 의 전이 금속 착물-기반 전환을위한 최신 시스템과 비교할 때이 접근법에 특정한 이점이 있는지 알아 내고자했다. 바이어스는“시스템에서 올바른 위치에 다중 전이 금속 착물 촉매를 위치시키는 것이 반응이 전환되는 데 중요하다”고 말했다. "동시에, 이들 촉매를 캡슐화함으로써 다 성분 촉매 시스템에서 재활용 성을 허용 하였다." 이러한 특성으로 인해 다 성분 촉매 구조가 산업적으로 더 적합 해져 탄소 중립 연료 경제의 길을 열어 줄 수 있다고 연구진은 밝혔다. 촉매 활성 및 재활용을 주도 촉매를 캡슐화하여 사이트 격리를 달성뿐만 아니라, 팀의 촉매 기능을 발견 촉매 반응을 활성화 첨가제의 많은 양이 필요없이 실행 할 수 있습니다. 유사한 반응에 대한 대부분의 이전 보고서는 다량의 첨가제를 사용하지만, 팀의 접근 방식은 이러한 필요성을 피하고 에너지 관련 반응에 이산화탄소 를 사용하는 것이 첫 번째 라고 Tsung은 말했다. 이 팀은 캡슐화 방법과 금속 유기 프레임 워크의 모듈성에 대한 추가 연구를 수행하여 다중 구성 요소 시스템에 대한 심층적 인 이해를 얻고이를 더욱 최적화하고 새로운 호스트 구성을 통해 새로운 미개척 된 반응성에 액세스 할 계획입니다. 게스트 구조는 Tsung이 말했다.
더 탐색 메탄올로의 CO2 수소화를 위해 설계된 효율적인 인듐 산화물 촉매 추가 정보 : Thomas M. Rayder et al., 이산화탄소를 메탄올 자동 촉매로 전환하기위한 Bioinspired Multicomponent 촉매 시스템, Chem (2020). DOI : 10.1016 / j.chempr.2020.04.008 저널 정보 : Chem Boston College 제공
https://phys.org/news/2020-07-tandem-catalytic-efficiently-carbon-dioxide.html
.Measuring how long quantum tunneling takes
양자 터널링에 걸리는 시간 측정
작성자 : Bob Yirka, Phys.org, Science X Network 크레딧 : × / CC0 Public Domain JULY 23, 2020 REPORT
토론토 대학교 (University of Toronto)의 한 연구팀은 양자 터널링이 얼마나 오래 걸리는지 측정 할 수있는 방법을 찾았습니다. Nature 저널에 실린 논문 에서 그룹은 그들이 수행 한 실험과 특정 상황에서 양자 터널링이 얼마나 오래 걸리는지 측정하려고 시도했을 때 발견 한 결과를 설명합니다. 어떤 의미에서, 양자 터널링은 간단하다. 입자가 에너지 부족에도 불구하고 에너지 장벽을 통과하는 현상이다. 과학자들은 그것이 어떻게 작동하는지 알지 못하지만 스캔 터널링 현미경을 만드는 것과 같이 어쨌든 그 용도를 발견했습니다. 지난 세기 동안 물리학 자들이 논의한 양자 터널링의 한 가지 요소는 입자가 에너지 장벽을 통과하는 데 걸리는 시간입니다. 이 질문에 대답하기 어려운 것은 시간 자체의 정의와 그것이 양자 터널링에 어떻게 적용되는지에 있습니다 . 이 새로운 노력에서 연구원들은 한 종류의 입자 ( 루비듐 원자 )가 매우 특정한 종류의 에너지 장벽 ( 레이저 빔 ) 을 통과 하는 데 걸리는 시간을 측정하는 간단한 접근 방식을 취했습니다 . 실험에서 "시계"는 사용 된 루비듐 원자 의 스핀이었습니다. 스핀의 지속 시간은 알려진 양이기 때문에 테스트를받는 동안 스핀이 얼마나 많이 발생하는지 측정하여 시계로 사용할 수 있습니다. 레이저 빔. 따라서, 모든 연구자들은 원자가 빔에 들어가기 전에 원자의 현재 회전 상태를 기록한 다음 그것이 빠져 나왔을 때 다시 측정해야했다. 이 계획의 실행에는 레이저 빔을 사용하여 루비듐 원자 구름을 포획 한 다음 동일한 레이저 빔을 사용하여 원자를 다른 레이저 빔의 경로로 이동시키고 두 번째 빔의 양쪽에서 스핀을 측정하는 것이 포함되었습니다. 원자의 스핀을보다 쉽게 측정 할 수 있도록 연구원들은 먼저 에너지 장벽을 통과하기 전에 구름을 초 냉각시켰다 . 스핀의 변화를 측정 한 결과 터널링 에 약 0.62 밀리 초가 걸렸습니다. 추가 조사에서 연구원들은 원자가 장벽을 통과 할 때 원자의 궤적에 대해 더 많은 것을 배우고 싶어하며 일부 이론은 입자가 내부를 통과하지 않고도 장벽을 통과 할 수 있다고 제안했습니다.
더 탐색 빠르게 회전하는 물체에서 입자의 스핀 측정 추가 정보 : Ramón Ramos et al. 배리어 영역 내에서 터널링 원자가 소비 한 시간 측정, Nature (2020). DOI : 10.1038 / s41586-020-2490-7 저널 정보 : 자연 Science X Network 제공
https://phys.org/news/2020-07-quantum-tunneling.html
.Machine learning reveals recipe for building artificial proteins
기계 학습으로 인공 단백질 제작을위한 레시피 공개
시카고 대학교 Emily Ayshford 크레딧 : Unsplash / CC0 Public Domain JULY 24, 2020
단백질은 세포의 수명에 필수적이며 복잡한 작업을 수행하고 화학 반응을 촉진합니다. 과학자와 엔지니어는 질병 치료, 탄소 포집 또는 수확 에너지와 같은 새로운 작업을 수행 할 수있는 인공 단백질을 설계하여이 힘을 활용하려고 오랫동안 노력해 왔지만, 이러한 단백질을 생성하도록 설계된 많은 프로세스는 느리고 복잡하며 실패율이 높습니다. 율. 시카고 대학의 Pritzker School of Molecular Engineering (PME) 연구팀이 의료, 농업 및 에너지 부문에 영향을 미칠 수있는 획기적인 연구를 통해 빅 데이터를 사용 하는 인공 지능 주도 프로세스를 개발했습니다 새로운 단백질을 디자인하십시오. 게놈 데이터베이스에서 수집 된 단백질 정보를 검토 할 수있는 기계 학습 모델을 개발함으로써 연구자들은 인공 단백질을 만들기 위한 비교적 간단한 설계 규칙을 발견했습니다 . 연구팀이이 인공 단백질을 실험실에서 만들었을 때, 그들은 화학을 잘 수행하여 자연에서 발견 된 것과 필적 할만한 것을 발견했습니다. "우리는 진화와 같은 간단한 과정이 어떻게 단백질과 같은 고성능 물질로 이어질 수 있을지 궁금해했다"고 Rama Ranganathan 교수, Pritzker Molecular Engineering 및 College의 생화학 및 분자 생물학과 조셉 레겐 스타 인 교수는 말했다. "우리는 게놈 데이터가 단백질 구조와 기능의 기본 규칙에 대한 엄청난 양의 정보를 포함하고 있다는 것을 발견했으며, 이제 우리는 단백질을 생성하기 위해 자연의 규칙을 병에 넣을 수있었습니다." 결과는 7 월 24 일자 사이언스 지에 게재되었다 . 인공 지능을 사용하여 설계 규칙 학습 단백질은 수백 또는 수천으로 구성되어 아미노산 , 이러한 아미노산 서열은 단백질의 구조와 기능을 지정합니다. 그러나 새로운 단백질을 생성하기 위해 이러한 서열을 구축하는 방법을 이해하는 것은 쉽지 않았습니다. 과거의 연구 결과 구조를 지정할 수있는 방법이 있었지만 기능은 더 애매 모호했습니다. Ranganathan과 그의 공동 연구자들은 지난 15 년 동안 기하 급수적으로 증가하고있는 게놈 데이터베이스는 단백질 구조와 기능의 기본 규칙에 대한 엄청난 양의 정보를 포함하고 있다는 사실을 깨달았습니다. 그의 그룹은이 데이터를 바탕으로 수학적 모델을 개발 한 후 단백질 학습 기본 방법에 대한 새로운 정보를 공개하기 위해 기계 학습 방법을 사용하기 시작했습니다. 이 연구를 위해 그들은 많은 박테리아, 곰팡이 및 식물에서 생활에 중요한 단백질 유형 인 대사 효소의 코리스 메이트 돌연변이 효소 패밀리를 연구했습니다. 기계 학습 모델을 사용하여 연구자들은 이러한 단백질의 기본 설계 규칙을 밝힐 수있었습니다. 모델은 단지 아미노산 위치에서의 보존 및 아미노산 쌍의 진화에서의 상관 관계가 단백질 패밀리의 특성을 갖는 새로운 인공 서열을 예측하기에 충분하다는 것을 보여준다. Ranganathan은“우리는 일반적으로 무언가를 만들려면 어떻게 작동하는지 깊이 이해해야한다고 가정한다. "하지만 충분한 데이터 예제가 있다면 딥 러닝 방법을 사용하여 디자인의 규칙이나 작동 방식을 이해하고 있더라도 설계 규칙을 배울 수 있습니다." 그와 그의 공동 연구자들은 단백질을 암호화하기 위해 합성 유전자를 만들어서 박테리아에 복제 한 다음 박테리아가 정상적인 세포 기계를 사용하여 합성 단백질을 만드는 것을 지켜 보았습니다. 그들은 인공 단백질이 천연 코리스 메이트 돌연변이 효소 단백질과 동일한 촉매 기능을 가지고 있음을 발견했습니다. 다른 복잡한 시스템을 이해하는 플랫폼 디자인 규칙은 비교적 간단하기 때문에 연구자가 잠재적으로 만들 수있는 인공 단백질의 수는 매우 큽니다. 랑가 나단은“제약은 우리가 상상했던 것보다 훨씬 작다. "자연의 디자인 규칙에는 단순성이 있으며, 비슷한 접근법이 생태계 나 뇌와 같은 생물학의 다른 복잡한 시스템에서 디자인에 대한 모델을 찾는 데 도움이 될 수 있다고 생각합니다." 인공 지능이 설계 규칙을 공개했지만 Ranganathan과 그의 공동 작업자는 여전히 모델이 작동하는 이유를 완전히 이해하지 못합니다. 다음으로 모델이 어떻게이 결론에 도달했는지 이해하기 위해 노력할 것입니다. "수행해야 할 일이 훨씬 더 많다"고 그는 말했다. 한편, 그들은 또한이 플랫폼을 사용하여 기후 변화와 같은 긴급한 사회 문제를 해결할 수있는 단백질을 개발하기를 희망합니다. 랑 가나 단과 Assoc. Andrew Ferguson 교수는 에너지, 환경, 촉매 및 농업 분야에서이 기술을 상용화 할 Evozyne이라는 회사를 설립했습니다. Ranganathan은 UChicago의 Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation과 함께 특허를 출원하고 회사에 IP를 라이센스하기 위해 노력했습니다. "이 시스템은 우리 가 항상 꿈꿔 왔던 방식으로 단백질 분자 를 합리적으로 조작 할 수있는 플랫폼을 제공합니다 ." "단백질이 어떻게 작용하고 어떻게 진화하는지에 대한 물리학을 우리에게 가르쳐 줄 수있을뿐만 아니라 탄소 포집 및 에너지 수확과 같은 문제에 대한 해결책을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 더욱 일반적으로 단백질 연구는 어떻게 깊은 신경이 현대 기계 학습의 배후에있는 네트워크는 실제로 작동합니다. "
더 탐색 COVID 단백질 퍼즐을 해결하기위한 경쟁 추가 정보 : chorismate mutase 효소 설계를위한 진화 기반 모델, Science (2020). DOI : 10.1126 / science.aba3304 저널 정보 : 과학 시카고 대학교 제공
https://phys.org/news/2020-07-machine-reveals-recipe-artificial-proteins.html
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.음, 꼬리가 보인다
A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)
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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
.Researchers use cell imaging and mathematical modeling to understand cancer progression
연구원들은 암 진행을 이해하기 위해 세포 이미징 및 수학적 모델링을 사용합니다
에 의해 버지니아 테크 사배체 RPE-1 유사 분열 세포. 중심 소는 녹색으로 표시됩니다 (각 중심점 / 스핀들 극에 2 개의 점). 미세 소관은 빨간색으로 표시됩니다. 염색체는 파란색으로 표시됩니다. 이미지는 광 시야 형광 현미경으로 획득되었다. 크레딧 : Virginia Tech의 Daniela Cimini JULY 24, 2020
세포 분열은 유기체가 번식하고, 성장하고, 수리해야하는 기본 과정입니다. 그러나 오류가이 복잡한 생물학적 과정을 방해 할 때, 세포 이상은 암과 같은 질병으로 이어질 수 있으며, 여기서 세포는 성장하고 통제 할 수 없게됩니다. 실험과 수학적 모델링의 조합을 사용하여 버지니아 공과 대학의 생물학과 연구원과 Fralin Life Sciences Institute의 연구팀은 4 배체 뒤에 놓인 메커니즘, 종종 발견되는 염색체 이상을 발견하기 시작했습니다. 의 악성 종양 . 그들의 발견은 4 월 29 일 생명 과학 연구에 전념하는 오픈 액세스 저널 인 eLife에서 출판되었다. "우리의 연구는 고정 세포 분석, 생세포 이미징 및 수학적 모델링을 사용하여 종양 형성 및 진행에서 사배체의 역할을 더 잘 이해하는 데 도움을주었습니다.이 연구는 미래 연구가 사배체와 암 사이의 연관성을 실제로 이해하기위한 기초를 마련합니다. 이번 연구의 수석 저자이자 최근 박사 학위를 취득한 Nicolaas Baudoin은“종양에서 어떤 일이 일어나고 있는지 알면, 더 나은 치료법을 개발하는 방법을 더 잘 이해할 수있다. 생물학과 생물학 및 엔지니어의 학제 간 대학원 프로그램 인 BIOTRANS 프로그램을 졸업했습니다. 모든 인간 '부모'세포는 각 염색체의 사본 두 개를 보유합니다. 세포 분열이 시작되기 전에 모든 염색체가 복제되어 유전 정보가 두 개의 '딸' 세포 사이에 균등하게 분배 될 수 있습니다 . 그러나, 모세포가 세포 분열을 완료하지 못하면, 4 개의 염색체가 모두 하나의 딸 세포에 할당되어 세포 사수 체가된다. 4 배체 세포는 2 배의 염색체를 획득 할 때, 또한 2 배의 센트로 좀을 획득합니다. 그들의 조직적 및 구조적 역할 중에서, 중심 소체는 미세 소관 및 스핀들 섬유를 형성하는 데 중요하며, 이는 세포 분열 동안 염색체를 분리시키는 작용을한다. 과량의 센트로 좀으로, 염색체는 많은 다른 방향으로 당겨지고 세포 분열은 비정상적인 결과를 가질 수 있습니다. 이전의 연구는 이러한 여분의 센트로 좀이 사배체에 의해 유도 된 종양 형성을 유발할 수 있다고 제안했다. 그러나 Virginia Tech 팀은 암 진행 모델에 대한 두 가지 연구를 통해 세포가 처음에 추가 센트로 좀을 얻었지만 시간이 지남에 따라 잃어버린 것으로 나타났습니다. "우리 연구의 주요 목표는 4 배체 세포가 여분의 센트로 좀을 잃는 것을 확인하고,이 과정의 역학을 조사하고, 4 배체 세포 로부터이 센트로 좀 손실 을 유발하는 메커니즘을 밝혀내는 것 "이라고 생물학과 교수 Daniela Cimini는 말했다. BIOTRANS의 과학 및 공동 책임자. 시험 관내 모델에서 라이브 세포 영상화 및 고정 세포 분석 을 이용하여, 사배체 세포가 사배체 화 동안 얻은 여분의 중심체를 잃어버린 것을 확인했다. 수학적 모델링에 의해 유도 된 실험에서, 그들은 4 배체 세포가 여분의 중심체를 비대칭 적으로 클러스터링 할 때 중심체 손실이 발생한다고 결론 지었다. 결과적으로, 딸 세포 중 하나는 2 개가 아닌 1 개의 중심체를 물려 받게되는데, 이는 세포가 세포 분열 실패를 덜 겪고 장기적으로 더 많은 세포를 생산할 수있게한다. 이 발견은 어떻게 특정 암이 사배체 화 과정에서 추가 센트로 좀을 얻을 수 있는지를 설명 할 수 있지만 이후 단계에서 암을 잃을 수 있습니다. 이것은 사배체와 암 사이의 인과 관계에 대한 추가 조사가 필요함을 나타냅니다. 수학적 모델은 여분의 센트로 좀으로 장기 생존을 유지할 수있는 유일한 세포는 세포 분열 동안이 센트로 좀을 두 그룹으로 성공적이고 일관되게 클러스터링 할 수있는 세포라는 것을 발견했습니다 . 이러한 예측은 실험적으로 테스트되었으며 추가 암 색소에도 불구하고 특정 암 세포가 생존하는 이유를 설명하는 메커니즘을 밝혀 냈습니다. 그리고 세포가 여분의 중심체를 효과적으로 군집화하지 못하면 차세대 딸 세포가 죽었습니다. Baudoin과 Cimini는 버지니아 공과 대학의 수학적 생물 학자이자 생물 과학 조교수 인 징첸과의 협력 덕분에 이러한 수준의 기계적 이해가 가능하다는 데 동의했다. "실험적 측정에 내장 된 수학적 모델은 세포의 중심체 숫자가 어떻게 변하는 지에 대한 연속적이고 상세한 그림을 그립니다.이를 통해 실험으로는 측정 할 수없는 정보를 볼 수 있습니다." Fralin Life Sciences Institute 및 BIOTRANS의 계열 교수 인 Chen은 말했다. 다음으로, 팀은 3 차원 배양 및 실제 종양 내에서 세포 역학을 더 잘 이해하기 위해 모델을 활용하려고합니다. 체외 시스템에서이 팀은 세포 내에서 발생하고있는 것을 추적하고 이미지화함으로써 어떤 일이 일어나고 있는지를 알 수 있었지만 실제 종양과 같은 더 복잡한 시스템에서는 불가능합니다. 최신 모델과 이전 데이터를 통해 팀은 강력한 예측을 할 수 있습니다. Chen에 따르면 현재와 미래의 암 연구의 성공은 생물학과 수학 분야의 연구원들 사이의 독특하지만 모든 중요한 협력 때문일 수 있습니다. "실험자와 모델러 사이의 이러한 협력은 매우 중요하다. 생물학적 연구를 모델링하기위한 훌륭한 접근 방법이다.이 과정은 우리 사이에 긴밀한 의사 소통을 필요로한다. 그것이 올바르게 이루어지면 매우 강력 할 수있다"고 말했다. 첸.
더 탐색 게놈 쌍 설명 추가 정보 : Nicolaas C Baudoin et al., centrosomes의 비대칭 클러스터링은 사배체 세포 eLife (2020) 의 초기 진화를 정의합니다 . DOI : 10.7554 / eLife.54565 저널 정보 : eLife Virginia Tech 제공
https://phys.org/news/2020-07-cell-imaging-mathematical-cancer.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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