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.Google conducts largest chemical simulation on a quantum computer to date
Google은 현재까지 양자 컴퓨터에서 가장 큰 화학 시뮬레이션을 수행합니다
작성자 : Bob Yirka, Phys.org Google의 Sycamore 프로세서는 저온 유지 장치에 장착되어 있으며 최근 양자 컴퓨터에서 양자 우위와 가장 큰 양자 화학 시뮬레이션을 입증하는 데 사용되었습니다. 크레딧 : Rocco Ceselin
Google의 AI Quantum 팀 (지정되지 않은 공동 작업자와 협력)의 연구원 팀은 현재까지 양자 컴퓨터에서 가장 큰 화학 시뮬레이션을 수행했습니다. Science 저널에 실린 논문 에서이 그룹은 자신의 작업과 양자 컴퓨팅에서 한 단계 발전했다고 믿는 이유를 설명합니다. Stanford University의 Xiao Yuan은 화학 시뮬레이션을 수행하기위한 양자 컴퓨터 사용의 잠재적 이점과 AI Quantum 팀의 작업을 요약 한 Perspective 글 을 같은 저널에 게재했습니다. 화학 공정 을 컴퓨터에서 시뮬레이션하여 화학 공정 을 예측할 수있는 능력을 개발하는 것은 화학자들에게 큰 도움이 될 것입니다. 현재 그들은 시행 착오를 통해 대부분을 수행합니다. 예측은 아직 알려지지 않은 특성을 가진 광범위한 신소재 개발의 문을 열 것입니다. 안타깝게도 현재 컴퓨터에는 그러한 작업에 필요한 기하 급수적 인 확장이 없습니다. 이 때문에 화학자들은 양자 컴퓨터가 언젠가는 그 역할을 맡을 것으로 기대하고 있습니다. 물론 현재의 양자 컴퓨터 기술은 아직 그러한 도전에 맞설 준비가되어 있지 않지만, 컴퓨터 과학자들은 가까운 장래에 그것들을 얻을 수 있기를 희망하고 있습니다. 그 동안 구글과 같은 대기업들은 양자 컴퓨터가 성숙 해지면 연구에 투자하고있다. 이 새로운 노력에서 AI Quantum의 팀은 단순한 화학 과정 (실제 화학 시스템 의 Hartree-Fock 근사치)을 시뮬레이션하는 데 노력을 집중했습니다 .이 특별한 경우에는 다이아 젠 분자가 수소 원자와 반응하여 구성. Google의 Sycamore 양자 시스템을 프로그래밍하는 방법을 알아내는 것은 어렵지 않았습니다. 어려운 부분은 정확한 결과를 보장하는 방법을 알아내는 것이 었습니다. 양자 컴퓨터는 오류가 발생하기 쉽습니다. 검증은 AI Quantum 팀의 진정한 성과였습니다. 그들은 양자 시스템을 고전적인 컴퓨터와 짝을 지어 그것을했습니다. Sycamore 머신이 제공 한 결과를 분석 한 다음 새로운 매개 변수를 제공하는 데 사용되었습니다. 이 과정은 양자 컴퓨터 가 최소값으로 작동 할 때까지 반복되었습니다 . 또한 팀은 오류를 발견하고 수정하기 위해 결과를 계산하는 데 초점을 맞춘 두 가지 다른 검사 시스템을 사용했습니다.
더 탐색 과학자들은 대규모 시스템에서 노이즈를 특성화하는 최초의 양자 알고리즘을 개발합니다. 추가 정보 : 초전도 큐 비트 양자 컴퓨터에 대한 Hartree-Fock, Science 2020 년 8 월 28 일 : Vol. 369, Issue 6507, pp. 1084-1089, DOI : 10.1126 / science.abb9811 , science.sciencemag.org/content/369/6507/1084 Google 블로그 : ai.googleblog.com/2020/08/scal… amental-quantum.html
https://phys.org/news/2020-08-google-largest-chemical-simulation-quantum.html
.New Internet Speed World Record: 178 Terabits a Second
새로운 인터넷 속도 세계 기록 : 초당 178 테라 비트
주제 :전기 공학광섬유인터넷통신유니버시티 칼리지 런던 대학 : UNIVERSITY COLLEGE LONDON 8 월 29, 2020
빠른 인터넷 개념 세계에서 가장 빠른 데이터 전송 속도는 이전 기록보다 5 분의 1 빠른 인터넷 속도에 도달 한 University College London 엔지니어 팀에 의해 달성되었습니다. Lidia Galdino 박사 (UCL Electronic & Electrical Engineering)가 이끄는 연구팀 인 Xtera 및 KDDI Research와 협력하여 초당 178 테라 비트 (초당 178,000,000 메가 비트)의 데이터 전송 속도를 달성했습니다. 1 초 이내에 전체 Netflix 라이브러리를 다운로드 할 수 있습니다. 현재 전 세계에 배치 된 시스템의 두 배 용량 인이 기록은 광섬유에서 일반적으로 사용되는 것보다 훨씬 더 넓은 범위의 빛 또는 파장을 통해 데이터를 전송함으로써 달성되었습니다. (현재 인프라는 4.5THz의 제한된 스펙트럼 대역폭을 사용하고 9THz 상용 대역폭 시스템이 시장에 출시되는 반면 연구원들은 16.8THz의 대역폭을 사용했습니다.) 이를 위해 연구자들은 새로운 기하학적 형태 (GS) 성상 (위상, 밝기 및 편광 특성을 최대한 활용하는 신호 조합 패턴)을 개발하여 더 넓은 대역폭에서 신호 전력을 높이고 속도를 극대화하는 데 필요한 다양한 증폭기 기술을 결합했습니다. 빛), 각 개별 파장의 속성을 조작합니다. 이 성과는 IEEE Photonics Technology Letters 의 새 논문에 설명되어 있습니다. 이 기술의 이점은 40-100km 간격으로 광섬유 경로에있는 증폭기를 업그레이드하여 기존 인프라에 비용 효율적으로 배치 할 수 있다는 것입니다. (앰프 업그레이드 비용은 16,000 파운드, 새로운 광섬유 설치 비용은 도심 지역에서 킬로미터 당 최대 450,000 파운드입니다.) UCL 연구소에서 시연 된이 새로운 기록은 일본 팀이 보유한 이전 세계 기록보다 5 분의 1 더 빠릅니다.
Lidia Galdino 박사 Lidia Galdino 박사 (UCL 전자 및 전기 공학). 크레딧 : UCL
이 속도에서는 세계 최초의 블랙홀 이미지를 구성하는 데이터를 다운로드하는 데 1 시간도 채 걸리지 않습니다 (크기 때문에 0.5 톤의 하드 드라이브에 저장하고 비행기로 운송해야 함). . 속도는 미국 수학자 Claude Shannon이 1949 년에 설정 한 이론적 인 데이터 전송 한계에 가깝습니다. UCL의 강사이자 Royal Academy of Engineering Research Fellow의 수석 저자 인 Dr. Galdino는 다음과 같이 말했습니다.“현재 최첨단 클라우드 데이터 센터 상호 연결은 초당 최대 35 테라 비트를 전송할 수 있지만 기존 인프라를보다 효율적으로 활용하는 새로운 기술로 광섬유 대역폭을 더 잘 활용하고 초당 178 테라 비트의 세계 기록 전송 속도를 가능하게합니다.” COVID-19 위기 가 시작된 이래 광대역 통신 서비스에 대한 수요가 급증했으며 일부 사업자는 위기 이전에 비해 인터넷 트래픽이 최대 60 % 증가했습니다. 이 전례없는 상황에서 광대역 네트워크의 탄력성과 기능은 더욱 중요해졌습니다. Galdino 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다.“그러나 Covid-19 위기와는 별개로 인터넷 트래픽은 지난 10 년 동안 기하 급수적으로 증가했으며 데이터 수요의 전체적인 증가는 비트 당 비용 감소와 관련이 있습니다. 새로운 기술의 개발은 사람들의 삶을 변화시킬 아직 생각하지 못한 응용 프로그램과 함께 계속해서 증가 할 미래의 데이터 속도 요구를 충족하면서 비용 절감을 향한 이러한 추세를 유지하는 데 중요합니다.”
이 작업은 Royal Academy of Engineering, The Royal Society Research 보조금 및 EPSRC 프로그램 보조금 TRANSNET (EP / R035342 / 1)에 의해 지원됩니다.
https://scitechdaily.com/new-internet-speed-world-record-178-terabits-a-second/
.Tungsten isotope helps study how to armor future fusion reactors
텅스텐 동위 원소는 미래의 핵융합로를 보호하는 방법을 연구하는 데 도움이됩니다
작성자 : Oak Ridge National Laboratory ORNL 연구진은 천연 텅스텐 (노란색)과 농축 텅스텐 (주황색)을 사용하여 텅스텐의 침식, 이동 및 재 증착을 추적했습니다. 텅스텐은 핵융합 장치 내부를 보호하는 주요 옵션입니다. 크레딧 : Jaimee Janiga / ORNL AUGUST 28, 2020
미래의 핵융합 에너지 원자로는 지구상에서 가장 혹독한 환경이 될 것입니다. 핵융합로 내부를 지구 대기로 재진입하는 우주 왕복선과 유사한 플라즈마 생성 열유속으로부터 보호하기에 충분히 강한 것은 무엇일까요? 에너지 부 Oak Ridge 국립 연구소의 Zeke Unterberg와 그의 팀은 현재 주요 후보 인 텅스텐 과 함께 작업하고 있습니다. 텅스텐 은 주기율표의 모든 금속 중 가장 높은 융점과 가장 낮은 증기압을 가지며 매우 높은 인장 강도를 가지고 있습니다. 장기간 남용하기에 적합한 속성. 그들은 빛 원자를 태양의 핵보다 더 뜨거운 온도로 가열하여 에너지를 융합하고 방출하는 장치 인 핵융합 로 내부에서 텅스텐이 어떻게 작용하는지 이해하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 핵융합로의 수소 가스는 수소 플라즈마 ( 부분적으로 이온화 된 가스로 구성된 물질 상태) 로 변환 된 다음 강한 자기장에 의해 작은 영역에 갇혀 있습니다. 또는 레이저. ORNL의 핵융합 에너지 부서의 선임 연구 과학자 인 Unterberg는 "당신은 원자로에 며칠 동안 만 지속되는 무언가를 넣고 싶지 않습니다."라고 말했습니다. "충분한 수명을 원합니다. 플라즈마 충격 이 매우 높을 것으로 예상되는 지역에 텅스텐을 사용합니다 ." 2016 년에 Unterberg와 팀은 샌디에고의 DOE Office of Science 사용자 시설 인 DIII-D National Fusion Facility에서 자기장을 사용하여 플라즈마 링을 포함하는 핵융합로 인 tokamak에서 실험을 시작했습니다. 그들은 플라즈마 자체를 심하게 오염시키지 않으면 서 토카막의 진공 챔버를 보호하는 데 텅스텐을 사용할 수 있는지 알고 싶었 습니다. 이 오염은 충분히 관리되지 않으면 궁극적으로 융합 반응을 끌 수 있습니다. Unterberg는 "우리는 챔버의 어떤 영역이 특히 나쁠 지 결정하려고 노력했습니다. 텅스텐이 플라즈마를 오염시킬 수있는 불순물을 생성 할 가능성이 가장 높은 곳"이라고 Unterberg는 말했습니다. 이를 발견하기 위해 연구진은 변형되지 않은 동위 원소와 함께 농축 된 텅스텐 동위 원소 W-182를 사용하여 다이 버터 내에서 텅스텐의 침식, 수송 및 재 증착을 추적했습니다. 전환기 (플라즈마와 불순물을 전환하도록 설계된 진공 챔버 내의 영역) 내의 텅스텐 이동을 살펴보면 토카막 내부의 표면에서 어떻게 침식되고 플라즈마와 상호 작용하는지에 대한 명확한 그림을 얻을 수 있습니다. 농축 텅스텐 동위 원소는 일반 텅스텐과 동일한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있습니다. DIII-D의 실험은 농축 동위 원소로 코팅 된 작은 금속 삽입물을 사용하여 가장 높은 열유속 영역 (일반적으로 다이 버터 원거리 표적 영역이라고하는 용기의 영역)에 가깝지 않게 배치했습니다. 이와는 별도로, 가장 높은 플럭스 인 스트라이크 포인트가있는 다이 버터 영역에서 연구자들은 수정되지 않은 동위 원소가있는 삽입물을 사용했습니다. DIII-D 챔버의 나머지 부분은 흑연으로 보호됩니다. 이 설정을 통해 연구원들은 용기 갑옷을 오가는 불순물 흐름을 측정하기 위해 챔버에 임시로 삽입 된 특수 프로브에서 샘플을 수집 할 수 있었으며,이를 통해 다이 버터에서 챔버로 누출 된 텅스텐이 어디에 있는지 더 정확하게 파악할 수있었습니다. 유래. Unterberg는“농축 동위 원소를 사용하여 고유 한 지문을 얻었습니다. 그것은 융합 장치에서 수행 된 최초의 그러한 실험이었습니다. 한 가지 목표는 챔버 외장을 위해 이러한 재료에 대한 최상의 재료와 위치를 결정하는 동시에, 플라즈마 재료 상호 작용으로 인한 불순물을 다이 버터에 많이 포함하고 융합을 생성하는 데 사용되는 자석 제한 코어 플라즈마를 오염시키지 않는 것입니다. 다이 버터의 설계 및 작동과 관련된 한 가지 문제는 에지 국부 모드 (ELM)로 인한 플라즈마의 불순물 오염입니다. 태양 플레어와 유사한 이러한 빠른 고 에너지 이벤트 중 일부는 다이 버터 플레이트와 같은 선박 구성 요소를 손상 시키거나 파괴 할 수 있습니다. ELM의 빈도 (초당 이러한 이벤트가 발생하는 시간)는 플라즈마에서 벽으로 방출되는 에너지의 양을 나타내는 지표입니다. 고주파 ELM은 분출 당 적은 양의 플라즈마를 방출 할 수 있지만 ELM이 덜 빈번하면 분출 당 방출되는 플라즈마와 에너지가 높아 손상 가능성이 더 큽니다. 최근 연구에서는 펠릿 주입 또는 매우 작은 크기의 추가 자기장과 같이 ELM의 주파수를 제어하고 증가시키는 방법을 조사했습니다. Unterberg의 팀은 예상대로 높은 플럭스 스트라이크 포인트에서 멀리 떨어진 텅스텐을 사용하면 더 높은 에너지 함량과 이벤트 당 표면 접촉을 갖는 저주파 ELM에 노출 될 때 오염 가능성이 크게 증가한다는 것을 발견했습니다. 또한 팀은이 다이 버터 원거리 표적 지역이 일반적으로 스트라이크 포인트보다 낮은 플럭스를 가지고 있음에도 불구하고 SOL을 오염시키기 더 쉽다는 것을 발견했습니다. 이러한 겉보기에 반 직관적 인 결과는이 프로젝트와 관련하여 진행중인 다이 버터 모델링 노력과 DIII-D에 대한 향후 실험에 의해 확인되고 있습니다. 이 프로젝트에는 Princeton Plasma Physics Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory, Sandia National Laboratories, ORNL, General Atomics, Auburn University, University of California at San Diego, the University of Toronto, 테네시 대학교 녹스빌과 위스콘신 매디슨 대학교는 플라즈마 물질 상호 작용 연구를위한 중요한 도구를 제공했습니다. DOE의 과학실 (Fusion Energy Sciences)은 연구를 지원했습니다. 연구팀은 올해 초 온라인으로 Nuclear Fusion 저널에 연구를 발표했습니다 . 이 연구는 현재 프랑스 Cadarache에서 건설중인 Joint European Torus (JET 및 ITER)에 즉시 도움이 될 수 있으며, 둘 다 다이 버터에 텅스텐 장갑을 사용합니다. Unterberg는 "하지만 우리는 ITER와 JET를 넘어서는 것을보고 있습니다. 우리는 미래의 핵융합로를보고 있습니다"라고 말했습니다. "텅스텐을 넣는 것이 가장 좋은 곳과 텅스텐을 넣지 말아야 할 곳은 어디입니까? 우리의 궁극적 인 목표는 핵융합로가 올 때 현명하게 보호하는 것입니다." Unterberg는 실험에 유용한 형태로 만들기 전에 농축 동위 원소 코팅을 개발하고 테스트 한 ORNL의 고유 한 Stable Isotopes Group이 연구를 가능하게한다고 말했다. 동위 원소는 동위 원소로 분리 된 거의 모든 원소의 비축을 유지하는 ORNL의 국립 동위 원소 개발 센터에서 구할 수 없었을 것이라고 그는 말했다. "ORNL은 이러한 유형의 연구에 대한 특별한 전문성과 특별한 욕구를 가지고 있습니다."라고 Unterberg는 말했습니다. "우리는 동위 원소를 개발하고 전 세계의 다양한 응용 분야에서 모든 종류의 연구에 동위 원소를 사용하는 오랜 전통을 가지고 있습니다." 또한 ORNL은 US ITER를 관리합니다. 다음으로 팀은 텅스텐을 다른 모양의 다이 버터에 넣는 것이 코어 오염에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 살펴볼 것입니다. 서로 다른 다이 버터 형상은 코어 플라즈마에 대한 플라즈마 물질 상호 작용의 영향을 최소화 할 수 있다고 그들은 이론화했습니다. 자기 제한 플라즈마 장치에 필요한 구성 요소 인 다이 버터의 최상의 모양을 알면 과학자들은 실행 가능한 플라즈마 반응기에 한 걸음 더 가까이 다가 갈 수 있습니다. 운터 버그는 "우리가 사회로서 원자력이 일어나기를 원하고 다음 단계로 나아가고 싶다면 융합이 성배가 될 것"이라고 말했다.
더 탐색 팀은 핵융합로 정상 상태 작동을위한 새로운 통합 전력 배기 제어 솔루션을 제안합니다. 추가 정보 : EA Unterberg 외, DIII-D에서 에지 국부 모드 -y H 모드 방전 중 동위 원소 텅스텐 소스를 사용한 국부 다이 버터 누출 측정, 핵융합 (2019). DOI : 10.1088 / 1741-4326 / ab537b 에 의해 제공 오크 리지 국립 연구소
https://phys.org/news/2020-08-tungsten-isotope-armor-future-fusion.html
.Demonstrating vortices as Brownian particles in turbulent flows
난류 흐름에서 소용돌이를 브라운 입자로 보여주기
작성자 : Thamarasee Jeewandara, Phys.org 회전하는 흐름 구조. (A) 온도 θ 및 (B)의 스냅 샷은 하부 열 경계층에서 발생하는 유선형입니다. (C) Ekman 수 (Ek) = 4 × 10−5 및 Ra = 108에 대한 열 경계층의 가장자리에서 수평으로 찍은 Q / Qstd (Q- 기준)의 스냅 샷과 추출 된 소용돌이의 데모. 소용돌이 중심의 위치는 노란색 십자가로 표시됩니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz1110 AUGUST 28, 2020 FEATURE
유체에서 입자의 브라운 운동은 생물학적 및 물리적 시스템에서 일반적인 집합 적 행동입니다. Science Advances 에 대한 새로운 보고서에서 Kai Leong Chong과 중국의 물리학, 공학 및 항공 우주 공학 연구팀은 소용돌이의 움직임이 관성 브라운 입자를 닮은 방법을 보여주기 위해 실험과 수치 시뮬레이션을 수행했습니다. 실험 중에 회전하는 난류 대류 와류는 입자가 처음에는 탄도 적으로 움직이고 유체 역학적 기억 체제 를 거치지 않고 직접적인 행동 전이에서 중요한 시간이 지나면 확산 적으로 움직일 수있게했습니다.. 이 작업은 대류 와류가 관성에 의해 유도 된 기억을 가지고 있다는 것을 암시하므로, 그들의 단기 움직임은 여기에서 처음으로 브라운 운동의 틀에서 잘 정의되었습니다. 브라운 운동 알버트 아인슈타인 은 1905 년 열탕에서 꽃가루 입자의 움직임과 함께 브라운 운동에 대한 이론적 설명 을 처음 제공 했으며 ,이 현상은 이제 자연에서 널리 발생 하는 확률 적 과정의 일반적인 예입니다 . 1908 년 후반에 Paul Langevin 은 입자의 관성에 주목 하고 입자의 움직임이 짧은 시간 내에 탄도 적이며 특정 타임 라인이 지나면 확산 움직임으로 변경 될 것이라고 예측했습니다. 그러나 이러한 전환의 빠른 속도로 인해 1 세기 이상이 걸렸 습니다.연구자들이 현상을 직접 관찰 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 Langevin이 예측 한 "순수한"Brownian 운동은 액체 시스템에서 관찰되지 않았으며 전환은 광범위한 시간 척도에 걸쳐있었습니다. 유체 역학적 기억 효과 로 인해 느리고 부드러운 전환이 발생 하여 궁극적으로 장거리 상관 관계를 생성 합니다. 과학자들은 이전에 콜로이드 현탁액 , 공기 중에 떠있는 입자 및 광학 핀셋에 갇힌 입자를 포함한 여러 시스템에서 유체 역학적 기억 효과를 관찰했습니다.. 이 작품에서 Chong et al. 고도로 결합 된 흐름의 와류가 처음으로 유체 역학적 효과의 영향을받지 않고 순수한 브라운 운동을 수행하기 위해 관성 입자로 거동하는 방식을 보여주었습니다. 그들은 Q- 기준 (와류 식별 방법)을 사용하여 와류를 식별하고 추출했습니다 . 이 작업은 그들이 천체 물리학 및 지구 물리학 시스템에서 특정 기간 동안의 소용돌이 운동을 예측하는 데 도움이 될 것입니다.
대류 와류의 탄도에서 확산 운동. (A) 시간의 함수로서 소용돌이의 MSD. (B) t / tc의 함수로 정규화 된 MSD. 실선은 식의 적합을 나타냅니다. 데이터에 4. (A)와 (B) 모두에서 실선 기호는 Ra = 1 × 108에서 수치 결과를 나타내고, 열린 기호는 Ra = 3 × 107에서 실험 결과를 나타냅니다. (C) 와류 (개방 기호)의 확산 계수 D 및 특성 Ra / Rac 함수로 동작 전환 (실선 기호)에 대한 시간 척도 tc. (D) 다른 Ek에 대한 속도 자기 상관 함수 (VACF) 대 t / tc. 파선은 C (t) = 2Dtcexp (−t / tc)를 나타냅니다. 실선은 VACF에 대한 멱 법칙 감쇠를 나타냅니다 (t ≳ 5tc에 대한 데이터는 통계가 불충분하여 약간의 산란이 있음). 모든 물리량은 본문에 설명 된대로 차원이 없습니다. 신용:
회전하는 롤리 버나드 대류 및 와류의 수평 운동 천체 물리학 및 지구 물리학 연구의 기존 과제는 특정 기간 내에 소용돌이의 움직임을 예측하는 것입니다. Chong et al. 모델 시스템을 사용하여 레일리 베나 드 (RB) 대류 로 알려진 대류 흐름의 와류를 연구했습니다 . 여기에는 고정 된 높이의 유체 층이 포함되어 있으며 아래에서 가열되고 위에서 냉각되고 각속도에서 수직 축을 중심으로 회전합니다. 시스템의 온도 차이로 인해 열 구동이 충분히 강할 때 대류 가 발생 하는 흐름이 불안정 해졌습니다 . 과학자들은 Rayleigh 수 (Ra), Prandtl 수 (Pr) 및 Ekman 수를 포함하여 흐름 역학을 특성화하기 위해 3 차원없는 매개 변수를 사용했습니다.(Ek). 회전이있을 때 소용돌이 구조는 유체 구획이 위아래로 나선형으로 나선 형태로 나타났습니다. 연구원들은 운동량과 열 전달의 중요성으로 인해 이러한 소용돌이 기둥을 계속 조사 하고 있습니다. Chong et al. 먼저 일련의 스냅 샷을 통해 위치 변화를 추적하여 소용돌이의 움직임을 연구했습니다. 그들은 평균 제곱 변위 (MSD)를 사용하여 와류의 통계적 거동을 특성화했습니다. 서로 다른 Ek 및 Ra에 대한 MSD 값은 짧은 시간 프레임에서 소용돌이 운동이 탄도 운동에서 확산 운동으로 전달되었음을 나타내는 유사한 동작을 나타냅니다. 이 전환은 열탕에서의 브라운 운동과 유사합니다. 따라서 과학자들은 소용돌이를 브라운 입자로 취급하고 Langevin 방정식 을 풀면서 움직임을 설명했습니다.MSD를 얻기 위해 결과는 Ra와 Ek에 대한 소용돌이 운동의 유사한 역학을 암시하며, 소용돌이가 "순수한 브라운"행동을 나타냄을 시사합니다. 대류 시스템에서 와류는 주변 유체보다 더 뜨겁고 차가운 유체 구획을 운반했습니다. 실험에서 온도 변화로 인한 상대적으로 작은 밀도 차이는 주목할만한 탄도 거동을 일으켰습니다.
충분히 높은 회전 속도로 격자 모양의 패턴을 형성하는 와류. (A) Ra = 108에서 Ek = 4 × 10−5, 1 × 10−5 및 7 × 10−6에 대해 열 경계층의 가장자리에서 수평으로 찍은 Q / Qstd의 스냅 샷. ( B) r / a의 함수로서 방사형 분포 함수 g (r), 여기서 a는 와류의 평균 반경입니다. (C) Ra / Rac에 대한 방사형 분포 함수의 최대 값 gmax (Ra = 3 × 107의 경우는 실험에서, 나머지는 DNS에서 가져온 것입니다). 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz1110
소용돌이 분포
Brownian과 같은 움직임에도 불구하고 소용돌이의 공간적 분포는 무작위가 아니었고 과학자들은 여러 회전 속도의 스냅 샷을 사용하여 얻은 패턴 구조를 나타 냈습니다. Ekman 수 (Ek)가 다양 해짐에 따라 소용돌이 분포에서 몇 가지 변화가 발생했습니다. 처음에는 회전 속도에 따라 와류 수가 증가하여 초기에 희석되고 무작위로 분포 된 와류가 고도로 집중되고 군집되었습니다. 회전 속도에 따라 증가하는 소용돌이 수 밀도는 이전 조사 와도 일치했습니다.. 다음으로 회전 속도가 충분히 높아지면 소용돌이 격자 구조를 형성했습니다. Chong et al. 가장 높은 회전 속도를 관찰하기 위해 지역 영역을 확대 한 결과, 이러한 소용돌이 격자 구조에 대한 규칙적인 패턴을 관찰했습니다. 소용돌이의 붉은 색 영역은 정사각형 격자를 형성하고 그 사이에 푸른 빛이 도는 국부적 영역은 높은 변형 거동을 보였다. 팀은 작업에서 관찰 된 사각형 패턴을 다양한 경계 설정 및 제어 매개 변수로 간주했습니다. 시간 영역에서 임의의 움직임에도 불구하고 소용돌이는 특정한 공간적 순서를 보였으며 이는 명백한 모순을 초래했습니다. Chong et al. 느리고 빠른 회전 동안 소용돌이의 궤적을 관찰했습니다. 그러나 와류는 다른 와류를 "보거나"상호 작용할만큼 충분히 멀리 이동하지 않았습니다. 그들은 소용돌이의 공간적 순서를 각각 소용돌이의 이완 시간 척도와 브라운 시간 척도로 특징 지어지는 두 동적 과정 사이의 경쟁으로 간주했습니다.
와류의 국부적 인 움직임. 와류의 궤적 : (A) Ek = 1 × 10-4 및 (B) Ek = 7 × 10-6; 두 경우 모두 Ra = 1 × 108입니다. 파란색 점은 궤적의 끝을 나타냅니다. (C) Ra = 1 × 108 (시뮬레이션, 빨간색)에 대한 Ra / Rac의 함수로서 소용돌이 (개방 기호)와 소용돌이 (실선 기호)가 이동 한 거리 (d75)의 75 번째 백분위 수 사이의 평균 분리 (dv) 기호) 및 Ra = 3 × 107 (실험, 파란색 기호). (D) 최대 방사형 분포 함수 gmax 대 β는 브라운 시간 척도와 이완 시간 척도 사이의 비율로 정의됩니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz1110
이러한 방식으로 Kai Leong Chong과 동료들은 회전하는 열 대류에서 소용돌이의 운동이 브라운 운동을 수행하는 관성 입자와 어떻게 닮았는지 보여주었습니다. 운동은 중간 유체 역학적 기억 영역을 경험하지 않고 탄도 영역에서 확산 영역으로 급격한 전환을 겪었습니다. 순수한 브라운 운동의 관찰은 Paul Langevin에 의해 처음으로 예측되었지만, 이전에는 액체 시스템의 관성 입자에 대해 실제로 관찰되지 않았습니다. 이 연구는이 연구의 실험적 관찰과 유사하게 수동적 흔적이 어떻게 탄도에서 확산 거동으로 전환되는지를 보여주는 기존의 고전적인 이론적 연구 를 강조했습니다 . 관찰 된 순수한 브라운 운동은 또한 유체 역학적 기억 효과의 중요성을 나타내지 않았습니다. Chong et al. 고려코리올리의 힘 은 대기의 열대성 저기압 , 해양 소용돌이 및 목성의 수명이 긴 거대한 붉은 반점 을 포함하여 자연 현상에서 소용돌이 형성에 관련성이 있기 때문에 연구 중에 발생 했습니다 . 이 발견은 천체 물리학, 지구 물리학 및 기상학의 많은 상황에 영향을 미칠 것입니다.
더 탐색 미세한 가리비가 방황하는 방법 추가 정보 : Kai Leong Chong et al. 난류 흐름에서 브라운 입자로서의 소용돌이, Science Advances (2020). DOI : 10.1126 / sciadv.aaz1110 Einstein, A. 브라우니 안 운동 이론에 대한 조사. Annalen der Physik , www.maths.usyd.edu.au/u/UG/SM/… /r/Einstein_1905.pdf Rongxin Huang et al. 액체에서 탄도에서 확산 브라운 운동으로의 전체 전환에 대한 직접 관찰, Nature Physics (2011). DOI : 10.1038 / nphys1953 저널 정보 : Science Advances , Nature Physics
https://phys.org/news/2020-08-vortices-brownian-particles-turbulent.html
.Gas reaches young stars along magnetic field lines
가스는 자기장 선을 따라 어린 별에 도달
작성자 : Max Planck Society 젊은 스타들의 성장을 돕는 뜨거운 가스 흐름의 예술적 인상. 자기장은 행성의 발상지 인 주변 항성 원반에서 별의 표면으로 물질을 안내하여 강렬한 방사능을 생성합니다. 크레딧 : A. Mark Garlick
천문학 자들은 GRAVITY 도구를 사용하여 어린 별의 바로 근처를 그 어느 때보 다 자세히 연구했습니다. 그들의 관찰은 젊은 별의 성장에 대한 30 년 된 이론을 확인시켜줍니다. 별 자체에서 생성 된 자기장은 주변의 가스와 먼지의 축적 디스크에서 물질을 표면으로 향하게합니다. 네이처 저널에 오늘 발표 된이 결과는 천문학 자들이 우리 태양과 같은 별이 어떻게 형성되는지, 그리고이 별들을 둘러싼 원반에서 지구와 같은 행성이 어떻게 생성되는지 더 잘 이해할 수 있도록 도와줍니다. 별이 형성 되면 비교적 작게 시작하여 가스 구름 깊은 곳에 위치합니다. 다음 수십만 년 동안 그들은 점점 더 많은 주변 가스를 자신에게 끌어 들이고 그 과정에서 질량을 증가시킵니다. 막스 플랑크 천문학 연구소 (MPIA)의 천문학 자 및 엔지니어를 포함하는 연구자 그룹 인 GRAVITY 기기를 사용하여 가스가 어린 별에 어떻게 유입되는지에 대한 가장 직접적인 증거를 발견했습니다. 좁은 기둥의 표면에 필드. 관련 길이 눈금이 너무 작아서 현재 사용 가능한 최고의 망원경으로도 프로세스에 대한 자세한 이미지는 불가능합니다. 그래도 천문학 자들은 최신 관측 기술을 사용하여 최소한 일부 정보를 수집 할 수 있습니다. 새로운 연구를 위해 연구원들은 GRAVITY라는 기기의 뛰어난 분해능을 사용했습니다. 칠레 파라 날 천문대에있는 유럽 남방 천문대 (ESO)의 8 미터 VLT 망원경 4 대를 100 미터 거울이있는 망원경뿐만 아니라 작은 세부 사항까지 구분할 수있는 가상 망원경으로 결합했습니다. 연구진은 GRAVITY를 사용하여 별 TW Hydrae를 둘러싼 가스 디스크의 내부 부분을 관찰 할 수있었습니다. "그것은 단지 196에서 매우 가까운 지구에 있기 때문에이 별이 특별 광년 떨어진, 그리고 스타를 둘러싼 문제의 디스크가 직접 우리를 직면하고,"레베카 가르시아 로페스 (천문학에 대한 맥스 플랑크 연구소, 고급 연구 및 대한 더블린 연구소는 말한다 University College Dublin),이 연구의 주요 저자이자 주요 과학자. "이것은 디스크를 형성하는 행성에서 나온 물질이 어떻게 항성 표면으로 전달되는지를 조사하는 이상적인 후보입니다." 관측을 통해 천문학 자들은 전체 시스템에서 방출되는 근적외선 복사가 실제로 수소 가스가 별의 표면으로 떨어지는 가장 안쪽 영역에서 발생한다는 것을 보여줄 수있었습니다. 그 결과는 자기권 부착 (magneticospheric accretion)으로 알려진 과정, 즉 별의 자기장에 의해 유도되는 낙하 물질을 분명히 가리 킵니다. 별의 탄생과 별의 성장 분자 가스 구름 내의 밀도가 높은 영역이 자체 중력에 의해 붕괴되고, 상당히 밀도가 높아지고, 과정에서 가열 될 때 별이 탄생합니다. 결국 생성 된 원형 별의 밀도와 온도가 너무 높아서 수소와 헬륨의 핵융합이 시작됩니다. . 태양 질량의 약 2 배에 달하는 원형 별의 경우, 양성자-양성자 핵융합이 발화하기 직전 천만년이 이른바 T Tauri 단계를 구성합니다 (이러한 종류의 첫 번째 관측 된 별인 T Tauri의 이름을 따서 명명 됨). 별자리 황소 자리에서). T Tauri 별이라고 알려진 개발 단계에서 우리가 보는 별은 특히 적외선에서 매우 밝게 빛납니다. 이 소위 "젊은 별의 천체"(YSO)는 아직 최종 질량에 도달하지 않았습니다. 이들은 자신이 태어난 구름의 잔재, 특히 별을 둘러싼 별 주위 원반으로 수축 된 가스로 둘러싸여 있습니다. 그 디스크의 바깥 쪽 영역에서 먼지와 가스는 함께 모여서 더 큰 몸체를 형성하고 결국 행성이 될 것입니다. 반면에 내부 원반 영역에서 나오는 많은 양의 가스와 먼지가 별에 끌어 당겨 질량이 증가합니다. 마지막으로, 별의 강렬한 복사는 별풍으로 상당량의 가스를 내뿜습니다. 표면에 대한 지침 : 별의 자기장 순진하게도, 가스 나 먼지를 거대하고 중력이있는 물체로 운반하는 것이 쉽다고 생각할 수 있습니다. 대신, 그것은 전혀 간단하지 않은 것으로 밝혀졌습니다. 물리학 자들이 각운동량의 보존이라고 부르는 것 때문에 행성이든 가스 구름이든 모든 물체가 그 표면에 똑바로 떨어지는 것보다 질량을 공전하는 것이 훨씬 더 자연 스럽습니다. 그럼에도 불구하고 일부 물질이 표면에 도달하는 한 가지 이유는 가스가 중앙 질량을 공전하는 소위 부착 디스크입니다. 내부에는 많은 내부 마찰이있어 일부 가스가 각운동량을 가스의 다른 부분으로 지속적으로 전달하고 더 안쪽으로 이동할 수 있습니다. 그러나 항성 반경의 10 배 미만인 별과의 거리에서는 부착 과정이 더욱 복잡해집니다. 마지막 거리를 횡단하는 것은 까다 롭습니다. 30 년 전 Landessternwarte Königstuhl (이후 하이델베르크 대학의 일부가 됨)의 Max Camenzind는이 문제에 대한 해결책을 제안했습니다. 예를 들어, 별은 일반적으로 자기장을 가지고 있습니다. 예를 들어, 우리 태양은 정기적으로 우리 방향으로 전하를 띤 입자를 가속하여 북극광이나 남방 광 현상을 일으 킵니다. 자기권 부착으로 알려진 현상에서, 젊은 항성 물체의 자기장은 별 주위 원반의 내부 가장자리에서 표면으로 뚜렷한 기둥 모양의 흐름으로 가스를 허용하는 방식으로 각운동량을 흘리도록 도와줍니다. 별에 흘러가는 것. 가장 간단한 시나리오에서 자기장은 지구와 비슷해 보입니다. 디스크의 안쪽 가장자리에서 나온 가스는 자북과 별의 자남극으로 퍼널됩니다. 자기권 증가 확인 특정 물리적 프로세스를 설명하는 모델을 갖는 것도 한 가지입니다. 그러나 관찰을 사용하여 해당 모델을 테스트 할 수 있어야합니다. 그러나 문제의 길이 척도는 천문학적 척도에서 매우 작은 항성 반경 순서입니다. 최근까지 이러한 길이 척도는 천문학 자들이 모든 관련 세부 사항을 보여주는 사진을 찍기 에는 가장 가까운 어린 별 주변에서도 너무 작았습니다 .
물질이 어린 별에 자기권 부착되는 과정을 개략적으로 표현한 것입니다. 어린 별에 의해 생성 된 자기장은 원반에서 별의 극지방으로 유동 채널을 통해 가스를 운반합니다. 이온화 된 수소 가스는 강렬한 적외선을 방출합니다. 가스가 별의 표면에 닿으면 충격이 발생하여 별의 밝기를 높입니다. 크레딧 : MPIA 그래픽 부서
자기권 부착이 실제로 존재한다는 첫 번째 징후는 일부 T 타 우리 별의 스펙트럼을 조사한 결과입니다. 가스 구름의 스펙트럼에는 가스의 움직임에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 일부 T Tauri 별의 경우 스펙트럼은 초당 수백 킬로미터의 속도로 별 표면에 떨어지는 디스크 물질을 나타내어 자기장 선을 따라 부착 흐름의 존재에 대한 간접적 인 증거를 제공합니다. 몇몇 경우에, T Tauri 별에 가까운 자기장의 세기는 우리가 물체로부터받는 전자기파의 방향을 기록하는 고해상도 스펙트럼과 편광계를 결합하여 직접 측정 할 수 있습니다. 보다 최근에는 기기가 충분히 발전했습니다.보다 구체적으로는 충분히 높은 분해능, 작은 세부 사항을 식별 할 수있는 충분한 능력을 갖추어 자기권 증가에 대한 통찰력을 제공하는 직접적인 관찰이 가능합니다. 기기 GRAVITY는 여기서 핵심적인 역할을합니다. 그것은 Max Planck 외계 물리학 연구소가 이끄는 Max Planck 천문학 연구소를 포함하는 컨소시엄에 의해 개발되었습니다. 2016 년부터 운영중인 GRAVITY는 ESO (European Southern Observatory)의 Paranal 천문대에 위치한 VLT의 8 미터 망원경 4 대를 연결합니다. 이 기기는 간섭계로 알려진 특수 기술을 사용합니다. 그 결과 GRAVITY는 마치 100m 거울이 달린 단일 망원경으로 관찰 한 것처럼 아주 작은 세부 사항을 구분할 수 있습니다. 행위에서 자기 깔때기 잡기 2019 년 여름, 그르노블 알프스 대학의 제롬 부비에가 이끄는 천문학 자 팀은 GRAVITY를 사용하여 DoAr 44라는 명칭으로 T Tauri Star의 내부 영역을 조사했습니다. 이는 근처 별이 형성되는 44 번째 T Tauri 별을 나타냅니다. 1950 년대 말 조지아 천문학 자 마도 나 돌리 체와 아르메니아 천문학 자 마라트 아라 켈리 안에 의해 분류 된 오피 유 커스 별자리의 지역. 문제의 시스템은 고도로 여기 된 수소의 특징 인 파장에서 상당한 빛을 방출합니다. 별에서 나오는 에너지가 넘치는 자외선은 별 주위를 도는 부착 디스크에서 개별 수소 원자를 이온화합니다. 그런 다음 자기장은 전하를 띤 수소 핵 (각각 단일 양성자)에 영향을 미칩니다. 수소 가스가 별을 향하는 부착 전류를 따라 이동할 때 수소 가스를 가열하는 물리적 과정의 세부 사항은 아직 이해되지 않았습니다. 관찰 된 크게 확장 된 스펙트럼 선은 가열이 발생 함을 보여줍니다. 중력 관측의 경우 각 해상도는 빛이 별 주위 원반에서 생성되지 않고 별의 표면에 더 가깝다는 것을 보여줄만큼 충분히 높았습니다. 더욱이, 그 특정 빛의 근원은 별 자체의 중심을 기준으로 약간 이동했습니다. 두 속성 모두 자기 깔때기의 한쪽 끝 근처에서 방출되는 빛과 일치하며, 여기서 유입되는 수소 가스가 별의 표면과 충돌합니다. 이러한 결과는 Astronomy & Astrophysics 저널에 게재되었습니다 . 현재 Nature 저널에 게재 된 새로운 결과 는 한 단계 더 나아갑니다. 이 경우 GRAVITY 관측은 별자리 Hydra의 어린 별인 T Tauri 별 TW Hydrae를 표적으로 삼았습니다. 그들은 Hydra 별자리의 젊은 별인 T Tauri 별 TW Hydrae의 GRAVITY 관측을 기반으로합니다. 아마도 동종에서 가장 잘 연구 된 시스템 일 것입니다. 디스크의 일부가 되기에는 너무 작음 이러한 관찰을 통해 Rebeca García López와 그녀의 동료들은 경계를 더욱 안쪽으로 확장했습니다. GRAVITY는 고도로 여기 된 수소 (Brackett-γ, Brγ)와 관련된 선에 해당하는 배출량을 볼 수 있으며, 별 반경의 3.5 배 (약 3 백만 km 또는 지구와 달 사이의 거리). 이것은 중요한 차이입니다. 모든 물리학 기반 모델에 따르면, 별 주위 원반의 내부 테두리는 별에 그렇게 가깝지 않을 수 있습니다. 빛이 해당 영역에서 시작되면 디스크의 어떤 부분에서도 방출 될 수 없습니다. 그 거리에서 빛은 또한 어린 항성 물체에 의해 날아가는 항성 바람 때문일 수 없습니다. 유일한 다른 현실적인 가능성입니다. 종합하면, 그럴듯한 설명으로 남는 것은 자기권 부착 모델입니다. 무엇 향후 계획? 향후 관측에서 GRAVITY를 다시 사용하여 연구자들은 별에 가까운 물리적 과정을보다 상세하게 재구성 할 수있는 데이터를 얻으려고 할 것입니다. MPIA의 공동 저자이자 과학자 인 Wolfgang Brandner는 "시간이 지남에 따라 깔때기의 하단 끝점 위치를 관찰함으로써 자북극과 남극이 별의 회전축에서 얼마나 떨어져 있는지에 대한 단서를 찾을 수 있기를 바랍니다."라고 설명합니다. 북극과 남극이 회전 축과 직접 정렬되면 시간이 지남에 따라 위치가 전혀 변경되지 않습니다. 그들은 또한 별의 자기장 이 북극-남극 구성처럼 정말 단순한 지에 대한 단서를 찾기를 희망 합니다. MPIA의 이사 인 Thomas Henning은 "자기장은 훨씬 더 복잡 할 수 있으며 추가 극을 가질 수 있습니다."라고 설명합니다. "필드는 시간이 지남에 따라 변할 수 있으며, 이는 T Tauri 별의 밝기 변화에 대한 추정 설명의 일부입니다." 대체로 이것은 관측 기술이 천문학의 발전을 주도 할 수있는 방법의 예입니다. 이 경우, GRAVITY에 구현 된 새로운 관측 기법은 30 년 전에 제안 된 젊은 별의 성장에 대한 아이디어를 확인할 수있었습니다. 그리고 미래의 관찰은 우리가 베이비 스타가 어떻게 먹이를 주는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
더 탐색 어린 별 주변의 자기장 포착 추가 정보 : undefined undefined. TW Hydrae, Nature (2020) 의 자기권 부착 영역 크기 측정 . DOI : 10.1038 / s41586-020-2613-1 J. Bouvier et al. VLTI / GRAVITY, Astronomy & Astrophysics (2020)를 사용하여 젊은 사전 전환 디스크 시스템 DoAr 44의 자기권 증가 영역을 조사합니다 . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 202037611 저널 정보 : Nature , Astronomy & Astrophysics 제공자 막스 플랑크 협회
https://phys.org/news/2020-08-gas-young-stars-magnetic-field.html
.Dramatic Tale of Environmental Change Told by Ancient Fossil Trees on Peru’s Central Andean Plateau
페루 중앙 안데스 고원의 고대 화석 나무가 전하는 환경 변화에 대한 극적인 이야기
주제 :대기 과학환경지질학고생물학식물 과학스미소니언 열대 연구소 작성자 : SMITHSONIAN TROPICAL RESEARCH INSTITUTE 8 월 29, 2020 고원에서 팀과 함께 화석 나무 캡션 : 왼쪽에서 오른쪽으로 : 그의 땅에서 화석 나무를 발견하고 발굴 한 Florentino Tunquipa, Rodolfo Salas Gismondi, Carlos Jaramillo, Julia Tejada, Federico Moreno, Camila Martínez. San Miguel Community, Espinar Municipality, Cusco Department, Peru. 2014. 출처 : Rodolfo Salas Gismondihttps://scitechdaily.com/images/Fossil-Tree-With-Team-on-Plateau-777x516.jpg
중앙 안데스 고원을 탐험하던 중 스미소니언 열대 연구소 (STRI)의 연구원들과 동료들은 추운 초원에 묻혀있는 거대한 화석 나무를 발견하고 놀랐습니다. 페루 남부의이 고지대 지역의 식물 화석 기록에는 안데스 산맥의 환경이 지난 천만년 동안 급격히 변했지만 과거의 기후 모델이 제안하는 방식이 아니라는 극적인 상기가 포함되어 있습니다.
탐사 결과는 Science Advances 저널에 게재 됩니다. 화석 나무 페루 중앙 고원 고생물학자인 에드윈 카데나가 페루 중앙 고원의 거대한 화석화 (회화) 나무 옆에서 포즈를 취하고 있습니다. 크레딧 : Carlos Jaramillo, Smithsonian Tropical Research Institute
"이 나무와 우리가 원정대에서 수집 한 수백 개의 화석 나무, 잎 및 꽃가루 샘플은이 식물이 살아있을 때 생태계가 더 습했음을 보여줍니다. 과거의 기후 모델이 예측 한 것보다 훨씬 더 습했습니다."라고 Camila Martinez는 말했습니다. 최근 Cornell University에서 박사 학위를 마친 STRI의 동료. "이 화석이 천만년 전에 퇴적되었을 때 온도가 더 높았 기 때문에 비슷한 현대 생태계는 없을 것입니다." 연구자들이 발견 한 석화 (퍼 광화) 목재의 해부학은 오늘날 저고도 열대 우림의 목재 해부학과 매우 흡사합니다. 실제로 그 당시 고도는 해발 2,000 미터에 불과했을 것입니다. 그러나 그 생태계는 오래 가지 못했습니다. 오늘날 건조한 산간 고원은 해발 4,000m에 있습니다. 같은 장소에서 나온 5 백만년 된 화석은 현재 안데스 산맥의 고산 지대를 지배하고있는 푸나 생태계가 탄생했음을 확인시켜주었습니다. 어린 꽃가루 표본은 대부분 나무가 아닌 풀과 허브에서 나왔습니다. 잎 재료는 양치류, 허브 및 관목에서 추출한 것으로, 고원이 이미 현재 고도로 상승했음을 나타냅니다. STRI의 Carlos Jaramillo는 "이 지역의 화석 기록은 우리에게 두 가지를 알려줍니다. 고도와 초목이 비교적 짧은 시간 동안 극적으로 변화하여이 지역의 지각 상승이 빠른 펄스로 발생했다는 가설을 뒷받침합니다."
직원 과학자 및 프로젝트 리더. 화석 나무 팀 화석 발견으로이 지역에 알려진 Crisoldo Cárdenas를 방문한 팀. San Miguel Community, Espinar Municipality, Cusco Department, Peru. 2014. 왼쪽부터 : Federico Moreno, Nandini Kar, María Isabel Vélez, Crisoldo Cárdenas, Julia Tejada, Carlos Jaramillo, Gustavo Ballén, Drew Lubiniecki 아래 : Edwin Cadena, Rodoldo Salas Gismondi. 저작권 정보 : Rodolfo Salas Gismondi
“안데스의 융기는 남아메리카의 기후를 형성하는 데 중요한 역할을했지만 안데스의 상승, 지역 기후 및 초목 사이의 관계는 아직 잘 이해되지 않았습니다.”라고 Martinez는 말했습니다. “금세기 말까지 기온과 대기 중 이산화탄소 농도의 변화는 다시 천만년 전의 상태와 비슷할 것입니다. 화석 기록을 기반으로 한 기후 모델과 데이터 간의 불일치를 이해하면 현재 알티 플라 노의 기후를 제어하는 원동력을 밝히고 궁극적으로 남미 대륙 전체의 기후를 제어하는 데 도움이됩니다.
참조 : C. Martínez, C. Jaramillo, A. Correa-Metrío, W. Crepet, JE Moreno, A. Aliaga, F. Moreno, M. Ibañez의 "중부 안데스 고원의 신생 강수, 초목 및 고도 역사" -Mejia와 MB Bush, 2020 년 8 월 28 일, Science Advances . DOI : 10.1126 / sciadv.aaz4724 저자 소속은 다음과 같습니다. STRI; 코넬 대학교; CNRS, EPHE, IRD, 몽펠리에; Universidad Nacional Autónoma de México; Museo de Historia Natural, 리마, 페루; 로체스터 대학교, 로체스터, 뉴욕; 그리고 플로리다 공과 대학.
.How cells can find their way through the human body
세포가 인체를 통해 길을 찾을 수있는 방법
작성자 : Bob Yirka, Phys.org AUGUST 28, 2020 REPORT
영국의 여러 기관에 소속 된 연구팀은 세포가 인체를 통해 얼마나 정확하게 이동할 수 있는지 발견했습니다. Science 저널에 실린 논문 에서이 그룹은 세포 오리엔티어링을 설명하기 위해 개발 한 이론과 미로를 사용하여 어떻게 테스트했는지 설명합니다. 바늘로 찌르는 등 신체가 다쳤을 때 면역 체계는 백혈구 를 보내 상처를 통해 들어 가려고하는 박테리아를 죽임 으로써 반응합니다 . 하지만 세포는 상처를 찾는 방법을 어떻게 압니까? 이전 연구에 따르면 세포는 짧은 거리를 탐색하기 위해 화학 유인 제로 알려진 신체의 화학 물질을 사용합니다. 백혈구는 감지하고 그쪽으로 이동할 수 있지만 짧은 거리에서만 작동합니다. 이 새로운 노력에서 연구자들은 세포가 더 길고 복잡한 경로를 탐색하기 위해 다른 방식으로 그러한 화학 유인 물질을 사용할 수 있다는 것을 발견했습니다. 연구자들은 특정 세포가 그들과 가까운 화학 유인 물질을 분해하여 이동한다는 이론을 세웠습니다. 그런 다음 화학 유인 제가 보충되는 정도와 가장 중요한 방향을 감지합니다. 새로운 화학 유인물 질의 위치를 확인함으로써 원하는 목적지로 이동할 수 있습니다. 예를 들어, 길에서 갈림길을 찾으면 상처로가는 백혈구가 양방향으로 분해 된 후 가장 최신 또는 최신 화학 유인 물질이있는 경로를 선택합니다. 그들의 이론을 테스트하기 위해 연구자들은 먼저 컴퓨터 모델을 만들어 그 건전성을 테스트했습니다. 그렇게함으로써 그들이 올바른 길을 가고 있다고 확신했습니다. 다음으로 그들은 실리콘 칩에 작은 미로를 에칭하고 화학 유인 물질을 추가 한 다음 탐색하는 것으로 알려진 토양 아메바에 떨어 뜨 렸습니다. 그런 다음 그들은 아메바가 경로에서 발견 한 화학 유인 물질을 분해하는 것을 지켜보고 새로운 화학 유인 물질이 오래된 것을 채우는 방향으로 계속 나아갔습니다. 그들은 아메바가 비교적 단순한 미로를 타고 목적지까지가는 길을 찾는 데 매우 능숙하지만 더 복잡하고 막 다른 골목이 긴 사람들은 덜 능숙하다는 것을 발견했습니다. 그럼에도 불구하고 테스트를 거친 사람들의 거의 절반이 길을 찾았습니다. 연구자들은 미로 를 파싱하는 데 더 많은 시간이 소요됨에 따라 정확도가 감소한다고 제안합니다.. 그룹의 꼬리 끝에있는 세포 들은 모든 화학 유인 물질이 이미 그들 앞에있는 사람들에 의해 분해되어 가이드로 사용할 것이 없다는 것을 발견했습니다.
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사용 된 컴퓨터 모델이 세포의 작동 방식을 보여줍니다. 모델은 훌륭합니다. 그들은 세포가 어떻게 작동할지 거의 완벽하게 예상합니다. 실제 미로는 모델별로 최적화 된 사양으로 제작되었습니다. 보라색은 매력적인 화학 물질을 보여줍니다. 처음에는 어디에나 있지만 세포는 그것을 분해합니다. 새로운 화학 물질이 주변에서 확산됨에 따라 그라디언트가 설정되고 세포는 해당 그라디언트 (자신이 만든)를 읽고 어디로 가야하는지 확인합니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK
실제 아메바 (Dictyostelium discoideum 세포)는 다양한 모양의 미로 (단순 미로)를 해결합니다. 놀랍게도, 세포는 특히 단순한 미로에서 정확한 회전을 예상 할 수 있습니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK
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실제 아메바 (Dictyostelium discoideum 세포)는 다양한 모양의 미로 (복잡한 미로)를 해결합니다. 놀랍게도, 세포는 특히 단순한 미로에서 정확한 회전을 예상 할 수 있습니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK
암세포 (췌장암-배양에서 자란 췌장 관 선암)는 다양한 모양의 미로 (단순 미로)를 해결합니다. 그들은 아메바보다 덜 완벽하지만 여전히 무섭게 정확합니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK 플레이 00:00 00:18 음소거 설정 씨 전체 화면으로 들어가기 플레이 암세포 (췌장암-배양에서 자란 췌장 관 선암)는 다양한 모양의 미로 (복잡한 미로)를 해결합니다. 그들은 아메바보다 덜 완벽하지만 여전히 무섭게 정확합니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK
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세포가 탐색하기 쉽고 어려운 미로. 세포에게 쉬운 것은 인간과 같지 않습니다. 세포는 길고 올바른 경로와 분기 된 잘못된 경로로 인해 혼동됩니다. 이 비디오는 실제 미세 유체 장치를 보여줍니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK
세포가 탐색하기 쉽고 어려운 미로. 세포에게 쉬운 것은 인간과 같지 않습니다. 세포는 길고 올바른 경로와 분기 된 잘못된 경로로 인해 혼동됩니다. 이 비디오는 시뮬레이션을 보여줍니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK
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팀은 유명한 Hampton Court 궁전 미로의 버전을 설계하고 마이크로 스케일로 만들었습니다 (경로의 너비는 50 미크론 미만). 세포는이를 쉽게 해결할 수 있습니다 (실제로 사람보다 낫습니다). 연구팀은 또한 작은 단락을 유발하는 미세 유체 장치의 결함을 발견했습니다. 세포는 쉽게 알아 차렸고 더 짧은 경로를 이용했습니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK
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팀은 고의로 햄튼 코트 궁전 미로에 주요 단락을 도입했습니다. 많은 세포가 쉽게 감지하고 최단 경로를 취합니다. 짧은 길을 택하는 사람들은 다른 사람들을 혼동하고 끝까지 도달하는 것을 막습니다. 출처 : Luke Tweedy, Michele Zagnoni, Cancer Research UK
더 탐색 인간 난자는 다른 남성보다 남성의 정자를 선호한다고 연구 결과 추가 정보 : 모서리 주변보기 : 세포는 미로를 풀고 유인 분해를 사용하여 원거리에서 반응합니다. Science 28 Aug 2020 : Vol. 369, 6507 호, eaay9792, DOI : 10.1126 / science.aay9792 , science.sciencemag.org/content/369/6507/eaay9792
https://phys.org/news/2020-08-cells-human-body.html
ㅡ영국의 여러 기관에 소속 된 연구팀은 세포가 인체를 통해 얼마나 정확하게 이동할 수 있는지 발견했습니다. Science 저널에 실린 논문 에서이 그룹은 세포 오리엔티어링을 설명하기 위해 개발 한 이론과 미로를 사용하여 어떻게 테스트했는지 설명합니다. 바늘로 찌르는 등 신체가 다쳤을 때 면역 체계는 백혈구 를 보내 상처를 통해 들어 가려고하는 박테리아를 죽임 으로써 반응합니다 . 하지만 세포는 상처를 찾는 방법을 어떻게 압니까? 이전 연구에 따르면 세포는 짧은 거리를 탐색하기 위해 화학 유인 제로 알려진 신체의 화학 물질을 사용합니다.
ㅡ혈구는 감지하고 그쪽으로 이동할 수 있지만 짧은 거리에서만 작동합니다. 이 새로운 노력에서 연구자들은 세포가 더 길고 복잡한 경로를 탐색하기 위해 다른 방식으로 그러한 화학 유인 물질을 사용할 수 있다는 것을 발견했습니다. 연구자들은 특정 세포가 그들과 가까운 화학 유인 물질을 분해하여 이동한다는 이론을 세웠습니다.
메모 2008300 나의 스토리텔링
보기1.은 6^2 oms이다.
100000
000010
010000 < 이 부분과
000001 <
001000 > 이들 부분에 문제가 생겼다고 가정하면
000100 >
인체에 면액체계는 어떻게 정확히 반응할 수 있는지를 보여준다. <<, >>은 oms에서 2^2구조 이동단위 로 불리는 곳이다. 작은 zz'이다. 큰 zz'와 대조된 것으로 물리학적으로 약력과 강력으로 비유되며 small zz'는 다양한 다양한 형태로 big zz'와 이원적 공생하며 oms를 이룬다.
보기2. 이것이 small zz' 이다. zz'=z'z 이다. 단지, 크기가 다를뿐이다. 교환입자의 방향성은 xy이다. zz'는 xy을 통해서 이동한다. 조건식이 다르면 zz'는 aa',bb',cc'...등등으로 변환될 수도 있다.
10 01
01, 10
zz'=z'z는 보기1.에서 <<와 >>을 통해 면역작동을 이룬다.
000001<
010000<
,
000100>
001000>
ㅡA team of researchers from various institutions in the UK have discovered how precisely cells can move through the human body. In a paper published in the journal Science, the group describes how they tested it using theories and mazes they developed to explain cellular orienteering. When the body is injured, such as a needle stick, the immune system responds by sending white blood cells to kill bacteria that try to enter through the wound. But how do the cells know how to find the wound? Previous studies have shown that cells use chemicals in the body known as chemoattractants to navigate short distances.
ㅡ Blood cells can be detected and moved towards them, but only work for a short distance. In this new effort, researchers have discovered that cells can use such chemoattractants in different ways to navigate longer and more complex pathways. Researchers theorized that certain cells move by breaking down chemical attractants close to them.
Memo 2008300 My Storytelling
Example 1. is 6^2 oms.
100000
000010
010000 <with this part
000001 <
001000> Assuming there is a problem with these areas
000100>
The body fluid system shows how exactly it can respond. <<, >> are places called 2^2 moving units in oms. It's a little zz'. In contrast to the big zz', it is physically likened to weak and strong, and the small zz' forms oms by dually coexisting with the big zz' in various forms.
Example 2. This is small zz'. zz'=z'z. It's just different sizes. The direction of the exchange particle is xy. zz' travels through xy. If the conditional expression is different, zz' can be converted to aa', bb', cc'... etc.
10 01
01, 10
zz'=z'z achieves immune function through << and >> in Example 1.
000001<
010000<
,
000100>
001000>
.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.
.Laser writing of nitrogen-doped silicon carbide for biological modulation
생물학적 변조를위한 질소 도핑 탄화 규소의 레이저 기록
작성자 : Thamarasee Jeewandara, Phys.org 레이저 쓰기 프로세스 및 그 응용 프로그램의 개략도. (A) PDMS 기판에 패턴을 기록하는 CO2 레이저에서 패턴은 (i) 표면, (ii) 트렌치 또는 (iii) 두 개의 별개 조각의 형성으로 이어지는 컷 스루 일 수 있습니다. 아키텍처 (i) ~ (iii)은 레이저 출력 및 쓰기 속도의 함수로 발생합니다. 삭마 공정의 특성으로 인해 흑연 층이 SiC 아래에 형성됩니다. (B) 레이저로 쓴 전극은 심장과 통합 할 수있는 유연한 전극으로, 심장의 페이싱으로 이어지는 전기 충격으로 자극합니다. (C) 레이저로 작성된 회로는 상호 연결된 셀룰러 앙상블의 광전기 화학적 변조에 사용할 수 있습니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz2743 AUGUST 28, 2020 FEATURE
재료 과학에서 전도성 및 반도체 재료는 유용한 생체 인터페이스 응용 분야를 위해 절연 고분자 기판에 내장 될 수 있습니다. 그러나 화학 공정을 사용하여 직접 복합 구성을 달성하는 것은 어렵습니다. 레이저 보조 합성은 다양한 재료를 준비하는 데 사용되는 빠르고 저렴한 기술이지만 생물 물리 도구 및 생물 의학 재료의 구성에 적용되는 응용 분야는 아직 연구되지 않았습니다. 새로운 보고서에서 미국 시카고 대학과 미국 노스 웨스턴 대학의 화학, 분자 공학, 물리학 및 원자 탐침 단층 촬영 연구팀은 레이저 글쓰기를 사용하여 PDMS ( 폴리 디메틸 실록산 )의 일부를 질소 도핑 된 큐빅 실리콘으로 변환했습니다. 카바이드(3C-SiC). 그들은 스폰지 흑연 층을 사용하여 고밀도 3C-SiC 표면 층을 PDMS 매트릭스에 연결함으로써 두 표면 사이의 전기 화학적 및 광전기 화학적 활동을 촉진했습니다. 그들은 PDMS와 독립형 3D 구조에서 2 차원 (2-D) 실리콘 카바이드 패턴을 개발했습니다. Nair et al. 격리 된 심장 박동을위한 유연한 전극과 평활근 시트에 국소 과산화물 전달을위한 광 전극을 적용하여 레이저 생산 복합재의 기능을 확립했습니다. 이 작품은 현재 Science Advances에 게시되었습니다 . 레이저 보조 재료 합성 레이저 지원 프로세스를 통한 재료 합성은 적용 용이성, 저렴한 비용 및 복잡한 단계 생성 을 위한 고유 한 용량 때문에 일반적으로 사용 됩니다 . 레이저로 생산 된 복합 재료는 생물학적 감지 및 활동을위한 재료 및 장치를 개발하기 위해 설계 원칙을 확장 할 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 이전에 그래 핀 / 흑연 기반레이저 글씨를 사용하여 물질을 전도하여 땀의 대사 산물을 전기 화학적으로 감지합니다. 현재 연구에서 연구팀은 다 규모 생물학적 구성 요소의 전자, 전기 화학, 광화학 및 광열 제어를 수행하기 위해 실리콘 외에 재료 플랫폼을 선택했습니다. 실리콘 (Si)의 단점은 생리적 조건 하에서의 분해와 제한된 전기 화학적 특성을 포함합니다. 생체 전자 공학과 생체 재료는 구조적 정밀도보다 운영 유연성을 더 촉진해야합니다. 결과적으로, 검소 하고 사용자 친화적 인 재료 및 장치 를 개발하기 위해 레이저 쓰기 또는 노즐 기반 인쇄 기술을 통합하려는 바이오 인터페이스 연구가 요구 되고 있습니다 .
SEM-EDS는 3C-SiC-MnOx의 화학적 조성을 나타냅니다. 기원 후. 무전 해 증착으로 생성 된 MnOx (x ~ 2) 코팅을 보여주는 결정의 확대보기. 뭐라고. (d)에 표시된 결정상의 다양한 원소의 EDS 맵. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz2743
실리콘 카바이드
Nair et al. 반도체 산업에서의 중요성 때문에이 작업에서 실리콘 카바이드 (SiC)를 사용했습니다. 입방체 3C 폴리 타입 (3C-SiC)은 합성에 엄격한 조건이 필요하지만 높은 전자 이동도, 열전도도 및 포화 드리프트 속도를 나타 냈습니다 . 연구팀은 PDMS (polydimethylsiloxane)를 전구체로 사용하여 3C-SiC의 2D 및 3D 레이저 패터닝을 보여주었습니다. 그들은 질소가 풍부한 분위기에서 레이저 어블 레이션을 사용하여 치밀한 SiC 층을 만들어 예상되는 형상을 가진 복합 재료를 생성했습니다. 임베디드 흑연 네트워크와 함께 SiC는 의사 용량 성 전기 화학적 거동과 광전기 화학적 활동을 보여 주었다. 과학자들은 이산화망간 (MnO 2 또는 MnO x) 광전기 화학적 활성을 향상시킨다. 이러한 SiC 기반 장치를 사용하여 분리 된 심장과 배양 된 세포에서 활동을 지시했습니다. 이 연구는 레이저 쓰기가 바이오 인터페이스 연구를위한 유연하고 다기능의 반도체 / 엘라스토머 상호 작용을 어떻게 효율적으로 생성 할 수 있는지 보여주었습니다.
SiC 생체 모방을 통한 1 차 인간 대동맥 평활근 세포의 자극 (A) 3C-SiC의 n- 도핑 및 후속 밴드 벤딩은 광 자극 후 순수한 산화 반응의 가능성을 시사합니다. (B) 광전류 측정 설정 (상단) 및 375 nm의 10ms 발광 다이오드 (LED) 펄스 동안 3C-SiC 광 반응의 대표적인 트레이스의 개략도는 광양 극 산화 반응을 나타냅니다. (C) 3C-SiC 및 3C-SiC-MnO2에 대한 형광 역학 측정은 물의 H2O2 로의 산화를 확인하고 빛이 조사 된 물질의 제곱 센티미터 당 물의 산화에 의해 생성 된 H2O2의 상대 농도를 보여줍니다. (D) 평활근 세포에서 외인성 H2O2 신호 전달 경로의 개략도. 외인성 과산화물은 이노시톨 삼인산 수용체 (IP3R)의 활성화를 증가시킵니다. 소포체 (ER) / 생 포체 (SR)와 같은 내부 저장소로부터 칼슘 방출 유도 및 외인성 칼슘 흡수. (E) 수축주기에 대한 자극 타이밍에 따라 다른 칼슘 반응의 대표적인 흔적. (F) 현미경 Z 스택이있는 평활근 세포 앙상블에서 장치 수준 구현의 개략도. 스케일 바, Z 축을 따라 100 μm 만. (G) 세포 앙상블의 자극 지점에서 전파되는 칼슘 파를 보여주는 3D 히트 맵. 스케일 바, 50 μm. CB, 전도대; VB, 원자가 밴드; GPCR, G 단백질 결합 수용체; RTK, 수용체 티로신 키나아제. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz2743 (E) 수축주기에 대한 자극 타이밍에 따라 다른 칼슘 반응의 대표적인 흔적. (F) 현미경 Z 스택이있는 평활근 세포 앙상블에서 장치 수준 구현의 개략도. 스케일 바, Z 축을 따라 100 μm 만. (G) 세포 앙상블의 자극 지점에서 전파되는 칼슘 파를 보여주는 3D 히트 맵. 스케일 바, 50 μm. CB, 전도대; VB, 원자가 밴드; GPCR, G 단백질 결합 수용체; RTK, 수용체 티로신 키나아제. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz2743 (E) 수축주기에 대한 자극 타이밍에 따라 다른 칼슘 반응의 대표적인 흔적. (F) 현미경 Z 스택이있는 평활근 세포 앙상블에서 장치 수준 구현의 개략도. 스케일 바, Z 축을 따라 100 μm 만. (G) 세포 앙상블의 자극 지점에서 전파되는 칼슘 파를 보여주는 3D 히트 맵. 스케일 바, 50 μm. CB, 전도대; VB, 원자가 밴드; GPCR, G 단백질 결합 수용체; RTK, 수용체 티로신 키나아제. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz2743 (G) 세포 앙상블의 자극 지점에서 전파되는 칼슘 파를 보여주는 3D 히트 맵. 스케일 바, 50 μm. CB, 전도대; VB, 원자가 밴드; GPCR, G 단백질 결합 수용체; RTK, 수용체 티로신 키나아제. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz2743 (G) 세포 앙상블의 자극 지점에서 전파되는 칼슘 파를 보여주는 3D 히트 맵. 스케일 바, 50 μm. CB, 전도대; VB, 원자가 밴드; GPCR, G 단백질 결합 수용체; RTK, 수용체 티로신 키나아제. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz2743
실리콘 카바이드의 합성 및 구조적 특성
실험 중에 Nair et al. 순수한 PDMS 폴리머 슬래브를 준비하고 상업용 레이저 커터 플랫폼에 배치하여 폴리머를 관심 패턴으로 절제했습니다. 이 공정은 PDMS 매트릭스에 대한 얇고 어두운 층 연결을 통해 재료를 노란색 고체로 변환했습니다. 팀은 암시 야 주사 투과 전자 현미경 (HAADF-STEM), 투과 전자 현미경 (TEM) 및 선택 영역 전자 회절을 사용하여 구조를 분석했습니다.(SAED). 결과는면이 좋은 결정을 가진 조밀하게 채워진 고체 층과 흑연과 유사한 해면질 층 격자 네트워크 사이의 계면을 나타냈다. 결과는 스폰지 흑연 네트워크를 통해 PDMS에 연결된 3C-SiC의 원스텝 합성을 확인했습니다. 여기서 직접 레이저 스폿은 고온에서 PDMS의 SiC 로의 변환을 촉진하고 주변 환경의 낮은 온도는 흑연 형성으로 이어질 수 있습니다. . 그 결과 열 구배 기반 반도체-전도체 접합은 많은 전기 화학 및 광전기 화학 장치에 필요한 구성입니다 . 2D 및 3D 프린팅과 3C-SiC 전극의 의사 용량 성 특성 팀은 반도체 / 엘라스토머 합성물의 제어 된 개발을 위해 단일 레이저 스캔 후 기판에서 변환 된 라인 또는 트렌치의 폭과 깊이를 제어했습니다. 개념 증명으로 PDMS에 2D 페인팅을 벡터화 및 인쇄하고 라만 매핑을 사용하여 세부 사항에서 SiC를 감지했습니다.. 3D 프린팅의 경우, 그들은 절단 된 PDMS에 SiC의 층별 기술을 사용하고 그 위에 PDMS의 새로운 층을 사용하여 층간 SiC 융합을 달성했습니다. 인쇄 된 3C-SiC / 흑연 / PDMS 합성물을 사용하여 Nair 등은 3C-SiC의 전기 화학적 특성을 탐구했습니다. 그들은은 페이스트를 사용하여 스크래치 된 SiC / 흑연 패치의 흑연면을 구리 와이어에 전기적으로 연결하여 전극을 준비함으로써이를 달성했습니다. 그런 다음 장치를 밀봉하고 밀도가 높은 SiC 만 전해질에 노출 시켰습니다. 기록 된 이중층 커패시턴스 및 감소 된 전하 전달 저항은 생물학적 변조 실험에서 복합 표면과 세포 및 조직 간의 향상된 결합을 촉진 할 수 있습니다.
전자 현미경을 사용하여 레이저로 인쇄 된 SiC의 구조 분석은 그 아래에 흑연 층의 형성을 보여줍니다. (A) HAADF-STEM 이미지는 SiC와 통합 된 다공성 흑연 표면을 나타냅니다. 더 높은 배율의 이미지는 파란색과 녹색으로 표시된 영역에서 계층화 된 흑연 구조를 나타냅니다. (B) 인덱싱 영역에서 취한 회절 패턴 (C)을 갖는 3C-SiC의 마이크로톰 섹션. (D) 입방 형 SiC 격자를 보여주는 HAADF-STEM 이미지. (E) X- 선 회절은 스택 결함 및 흑연 층 아래에있는 SiC의 3C 폴리 타입을 나타냅니다. (F) 질소 도핑을 나타내는 3C-SiC 샘플의 원자 프로브 재구성. 원소 매핑 : 빨간색, C; 청색, Si; 녹색, N. (G). APT의 질량 스펙트럼은 SiC 격자에 존재하는 질소와 탄소 및 실리콘 원자와의 결합을 나타냅니다. 스케일 바, (A) 0.1μm (왼쪽), 10nm (중간), 10nm (오른쪽); (B) 100nm; (D) 1nm; (F) 20nm. AU, 임의 단위. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aaz2743
심박동 용 및 광 전극 용 유연한 전기 화학 전극 개발 그런 다음 과학자들은 조직 자극을 위해 SiC 기반의 유연한 생체 전자 장치를 인쇄하고 테스트했습니다. 실행 가능한 수축 쥐 심장을 장착 한 후, 그들은 심장에 전기 자극을 전달하기 위해 좌심실과 우심실 에 유연한 SiC 장치를 배치 했습니다 . 자극시 심박수는 자극 속도와 동시에 동기화되어 심전도 (ECG) 신호 를 방해하여 명확한 오버 드라이브 페이싱 효과를 나타냅니다. 전기 자극을 멈출 때 심장은 느린 방실 결절 리듬. 실험은 SiC / 흑연 / PDMS 합성물이 어떻게 조직 및 기관 조절에 완전히 적용되는지 보여주었습니다. Nair et al. 추가로 광학 여기 후 SiC 표면의 전기 화학적 활동을 연구했으며 결과는 인쇄 된 3C-SiC 장치 의 광양 극 출력 을 나타냅니다 . 그들은 물을 과산화수소 로 산화시키는 화학 반응을 통해 관찰을 확인했으며, 그 결과를 바탕으로 관찰 된 촉매 과정의 정확한 메커니즘을 이해하기위한 추가 조사를 제안했습니다. 이후 , 과산화수소 및 기타 반응성 산소 종은 통상적으로 조절하는 중요한 역할을하는 평활근 세포를 , 팀 H의 효과 연구 2 O 23C-SiC를 근육 자극을위한 저장소로 사용합니다. 결과를 바탕으로 그들은 만성 척수 손상 후 외상 수술 또는 괄약근 수축에서 혈관 수축을 촉진하기 위해 장치의 원격 치료 응용 프로그램을 제안 합니다.
레이저로 인쇄 된 SiC는 2D 및 3D 구조를 형성 할 수 있습니다. (A) 레이저 출력 및 스캔 속도의 함수로 광학 현미경에 의해 결정된 레이저 인쇄 해상도, 등고선 플롯으로 표시됩니다. (B) 레이저 출력 및 스캔 속도의 함수로 광학 현미경에 의해 결정된 레이저 인쇄 깊이, 등고선 플롯으로 표시됩니다. (C) PDMS에 벡터화되고 인쇄 된 그림. 스케일 바, 1cm. (D) SiC를 드러내는 인쇄 된 패턴에 질소 결함 발광의 라만 매핑. 스케일 바, 2mm. (E) 3C-SiC의 질소 결함 발광 라만 스펙트럼. (F) 3D 프린팅을위한 다층 벡터 디자인. (G) 안정적인 3D 통합 구조를 얻기위한 레이어 별 인쇄 방법. 사진 제공 : 시카고 대학교 이재석. (i) 후속 층의 용접, (ii) PDMS Piranha 에칭 및 (iii) 독립형 SiC- 흑연 구조.
이러한 방식으로 Vishnu Nair와 동료들은 PDMS 기판에 질소 도핑 된 3C-SiC의 2D 및 3D 레이저 기록을 시연했습니다. 결과 레이어는 PDMS와의 원활한 하드-소프트 인터페이스를 구축했습니다. 유연한 장치는 고립 된 심장을위한 자극 전극과 국부적 인 과산화수소 생산을위한 광 전극 역할을했습니다. 과학자들은 유기 칩 (organ-on-a-chip) 또는 유기 칩 (organoid-on-a-chip) 연구 또는 광전기 화학적 활동을위한 미세 유체 시스템에서 반도체 / 엘라스토머 복합재를 원활하게 통합하는 것을 목표로합니다. 향후 연구는 또한 장치에서 H 2 O 2 생산의 기본이되는 전기 화학적 메커니즘을 정밀하게 조사 할 것 입니다.
더 탐색 더 나은 생체 의학 장치, 웨어러블 디스플레이는 작은 빛 안내 구조로 인해 발생할 수 있습니다. 추가 정보 : Vishnu Nair et al. 생물학적 변조를위한 질소 도핑 탄화 규소의 레이저 기록, Science Advances (2020). DOI : 10.1126 / sciadv.aaz2743 Duy Xuan Luong et al. 다기능 표면으로서의 레이저 유도 그래 핀 복합물, ACS Nano (2019). DOI : 10.1021 / acsnano.8b09626 Yuanwen Jiang et al. 광학적으로 제어되는 멀티 스케일 바이오 인터페이스를위한 실리콘 구조의 합리적인 설계, Nature Biomedical Engineering (2018). DOI : 10.1038 / s41551-018-0230-1 저널 정보 : Science Advances , ACS Nano , Nature Biomedical Engineering
https://phys.org/news/2020-08-laser-nitrogen-doped-silicon-carbide-biological.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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