.Ultra-compact integrated photonic device could lead to new optical technologies
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.Ultra-compact integrated photonic device could lead to new optical technologies
초소형 집적 광소자는 새로운 광학 기술로 이어질 수 있습니다
시카고 대학교 크레딧: Pixabay/CC0 공개 도메인 MARCH 17, 2022
-광자 집적 회로는 광섬유 통신, 매핑 시스템 및 바이오센서를 포함한 많은 기술에 필수적입니다. 전자 대신 광자를 사용하는 이러한 회로는 광자가 한 방향으로만 이동할 수 있도록 하는 광학 절연체를 사용하여 빛이 시스템에 다시 들어가 시스템을 불안정하게 만드는 것을 방지합니다. 그러나 빛을 한 방향으로 안내하려면 종종 큰 자석이 필요하므로 이러한 회로를 소규모로 만들기가 어렵습니다. 시카고 대학(University of Chicago)의 Pritzker 분자 공학 학교(PME)의 연구원들은 빛을 작은 규모로 한 방향으로 안내하는 새로운 방법을 개발했습니다.
-나노광자 도파관에 갇힌 빛을 원자적으로 얇은 2차원 반도체와 결합함으로써, 연구원들은 광자를 한 방향으로 안내하는 빛과 물질의 특성을 모두 이용했습니다. 그 결과, 작고 조정 가능한 온칩 광자 인터페이스는 컴퓨팅 시스템 및 자율 주행 자동차를 포함한 현대 기술에 더 쉽게 통합될 수 있는 더 작은 광자 집적 회로로 이어질 수 있습니다. "우리는 이 연구가 완전히 새로운 차원의 집적 광자 회로를 향한 길을 열어주는 것으로 보고 있습니다."라고 Asst가 말했습니다.
대학원생인 Amy Butcher와 Robert Shreiner와 함께 연구를 이끈 Alex High 교수와 박사후 과정 동료인 Kai Hao. 결과는 네이처 포토닉스( Nature Photonics)에 게재됐다. 2차원 물질로 빛 결합 전자 회로 에서 전자는 와이어를 통해 이동하여 에너지를 전달합니다 . 광자 집적 회로는 유사하게 작동하지만 와이어의 전자 대신 빛이 도파관을 따라 전달됩니다. 광자 회로 를 위한 새로운 요소를 만들기 위해 High와 그의 팀은 2차원 물질(tungsten diselenide)을 광자 도파관과 인터페이스했습니다.
재료의 밴드 구조의 고유한 특성으로 인해 빛의 편광 나선도에 따라 빛과 다르게 상호 작용할 수 있습니다. 빛이 파장 이하로 제한된 나노 광자 구조에서 원형 편광 이 자연스럽게 발생하고 나선은 빛의 전파 방향에 고정됩니다. 이것은 텅스텐 디셀레나이드에서 방출된 빛이 선호하는 방향으로 도파관에 결합됨을 의미합니다. 팀은 또한 시스템에 전자를 추가하여 이 편향된 결합을 켜고 끌 수 있으며, 작은 마이크론 크기의 길이 규모로 조정 가능한 방출 라우터를 만들 수 있습니다.
Shreiner는 "새로운 제어 손잡이를 추가하고 민감한 재료의 고품질을 보존하는 방식으로 포토닉스와 2D 반도체를 함께 배치하는 확장 가능한 방법을 알아냈습니다."라고 말했습니다. "이 인터페이스는 초소형 단방향 광자 장치 설계를 위한 새로운 문을 엽니다." 일상적인 응용과 첨단 연구의 발전 그 소규모 설계와 다양한 제조 방법은 그러한 광자 요소를 기존 광전자 시스템에 통합하는 데 도움이 될 것입니다. 명백한 애플리케이션은 LIDAR 내비게이션 시스템( 레이저 펄스 를 사용하여 범위를 측정 하는 시스템)의 일부로 자율 주행 자동차에 애플리케이션을 찾을 수 있는 온칩 레이저에 대한 것입니다 .
-포토닉 소자는 온칩 아이솔레이터로 구성될 수 있어 레이저 시스템을 컴팩트하게 보호할 수 있습니다. 궁극적으로 이러한 유형의 광자 장치는 전자 대신 빛으로 계산하고 에너지를 덜 사용하고 열을 덜 생성하는 미래의 광학 컴퓨터에 통합될 수 있습니다. Hao는 "우리는 이미 광섬유 네트워크에서 전국적으로 정보를 전달하기 위해 포토닉스를 사용하고 있지만 이와 같은 발전은 나노 스케일에서 빛의 흐름을 완전히 제어하는 데 도움이 될 수 있으므로 온칩 광 네트워크를 실현할 수 있습니다."라고 말했습니다.
추가 탐색 통합 포토닉스와 전자 현미경의 만남 추가 정보: Alexander High, 2차원 반도체와 나노광자 인터페이스에서 전기적으로 제어 가능한 키랄성, Nature Photonics (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-00971-7 . www.nature.com/articles/s41566-022-00971-7 저널 정보: 네이처 포토닉스 시카고 대학교 제공
https://phys.org/news/2022-03-ultra-compact-photonic-device-optical-technologies.html
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메모 2203180502 나의 사고실험 oms스토리텔링
광자와 전자의 주요 차이점은 광자는 에너지 패킷이고 전자는 질량이라는 것입니다. 더욱이 광자는 휴지 질량이 없지만 전자는 휴지 질량을 가지고 있습니다. 광자와 전자의 또 다른 중요한 차이로 광자는 빛의 속도로 갈 수 있지만 전자의 경우 이론적으로 빛의 속도를 얻는 것이 불가능하다.
광자 집적 회로는 광섬유 통신, 매핑 시스템 및 바이오센서를 포함한 많은 기술에 필수적입니다. 전자 대신 광자를 사용하는 이러한 회로는 광자가 한 방향으로만 이동할 수 있도록 하는 광학 절연체를 사용하여 빛이 시스템에 다시 들어가 시스템을 불안정하게 만드는 것을 방지한다. 빛이 광자이고 포토닉 소자는 온칩 아이솔레이터로 구성될 수 있어 레이저 시스템을 컴팩트하게 보호할 수 있다. 궁극적으로 이러한 유형의 광자 장치는 전자 대신 빛으로 계산하고 에너지를 덜 사용하고 열을 덜 생성하는 미래의 광학 컴퓨터에 통합될 수 있다.
물론 그 광자들이 샘플c.oss에서 베이스화되어 데이타를 폭증적 확장 시키는 우주적 시공간 역할을 한다. 허허. 그래서 빛 , 광자는 암흑에너지처럼 전자질량 암흑물질보다 우주에 그렇게 많은 것이다. 쩌어업!
이제는 샘플링 적용이 아무렇게 얘기해도 다 연결돼 간다. 허허.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.quasi oms(standard)
0100000010=0,2
0010000100
0001000001
0010001000
0001010000
0000100100
0000100010
2000000000
0000001001
samplea1.prime oms(standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
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0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c_oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
Sample hypothesis 1.2 domain (2203140640):
-Photonic integrated circuits are essential for many technologies, including fiber optic communications, mapping systems, and biosensors. Using photons instead of electrons, these circuits use optical isolators that allow the photons to travel in only one direction, preventing light from re-entering the system, destabilizing it. However, making such circuits on a small scale is difficult because large magnets are often required to guide light in one direction. Researchers at the University of Chicago's Pritzker School of Molecular Engineering (PME) have developed a new way to direct light in one direction on a small scale.
-The photonic element can be configured as an on-chip isolator, allowing compact protection of the laser system. Ultimately, these types of photonic devices could be integrated into future optical computers that count as light instead of electrons, use less energy and generate less heat. “We are already using photonics to convey information nationwide in fiber optic networks, but advances like this could help us fully control the flow of light at the nanoscale, making on-chip optical networks a reality,” Hao said. ." he said.
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memo 2203180502 my thought experiment oms storytelling
The main difference between photon and electron is that a photon is a packet of energy whereas an electron is a mass. Moreover, a photon has no resting mass, whereas an electron has a resting mass. Another important difference between photons and electrons is that photons can travel at the speed of light, but in the case of electrons it is theoretically impossible to achieve the speed of light.
Photonic integrated circuits are essential for many technologies, including fiber optic communications, mapping systems, and biosensors. Using photons instead of electrons, these circuits use optical insulators that allow the photons to travel in only one direction, preventing light from re-entering the system, destabilizing it. Since the light is a photon and the photonic device can be configured as an on-chip isolator, the laser system can be protected compactly. Ultimately, this type of photonic device could be integrated into future optical computers that compute with light instead of electrons, use less energy and generate less heat.
Of course, the photons are based on the sample c.oss and serve as a cosmic space-time that explosively expands the data. haha. So, there are so many more light and photons in the universe than electron-mass dark matter like dark energy. Wow!
Sampling application is now connected no matter what you say. haha.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.quasi oms(standard)
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sample c_oss(standard)
zxdxybzyz
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xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
Sample hypothesis 1.2 domain (2203140640):
.Methane-eating bacteria convert greenhouse gas to fuel
메탄 먹는 박테리아가 온실 가스를 연료로 전환
노스 웨스턴 대학교 Cryo-EM은 단백질 막에서 이전에 볼 수 없었던 구조를 조명했습니다. 크레딧: 노스웨스턴 대학교 메탄영양 MARCH 17, 2022
-박테리아는 연간 3천만 미터톤의 메탄을 소비하며 강력한 온실 가스를 사용 가능한 연료로 전환하는 자연적인 능력으로 연구자들을 매료시켰습니다. 그러나 우리는 복잡한 반응이 어떻게 일어나는지 거의 알지 못하기 때문에 이중 이점을 유리하게 사용할 수 있는 능력이 제한됩니다. 박테리아가 반응을 촉매하는 데 사용하는 효소를 연구함으로써 Northwestern University의 팀은 이제 그 과정을 주도할 수 있는 핵심 구조를 발견했습니다.
과학 저널(3월 18일)에 발표될 그들의 발견은 궁극적으로 메탄 가스 를 메탄올 로 전환시키는 인간이 만든 생물학적 촉매의 개발로 이어질 수 있습니다 . 논문의 수석 저자인 노스웨스턴의 에이미 로젠츠바이크(Amy Rosenzweig)는 "메탄은 매우 강한 결합을 가지고 있기 때문에 이것을 할 수 있는 효소가 있다는 것은 매우 놀라운 일입니다."라고 말했습니다. "효소가 이 어려운 화학 작용을 수행하는 방법을 정확히 이해하지 못한다면 생명공학적 응용을 위해 이를 엔지니어링하고 최적화할 수 없을 것입니다."
Rosenzweig는 노스웨스턴의 Weinberg College of Arts and Sciences에서 생명 과학의 Weinberg Family Distinguished Professor로 재직하고 있으며 여기에서 분자 생명과학 및 화학 분야에서 임명을 받고 있습니다. 미립자 메탄 모노옥시게나제(pMMO)라고 하는 이 효소 는 박테리아의 세포막 에 박혀 있기 때문에 연구하기가 특히 어려운 단백질입니다. 일반적으로 연구자들이 이러한 메탄영양 박테리아를 연구할 때 세제 용액을 사용하여 단백질을 세포막에서 떼어내는 가혹한 과정을 사용합니다. 이 절차는 효소를 효과적으로 분리하지만 모든 효소 활동 을 죽이고 심장 박동 없이 심장을 모니터링하는 것과 같이 연구자가 수집할 수 있는 정보의 양을 제한합니다.
이 연구에서 팀은 완전히 새로운 기술을 사용했습니다. 제1저자이자 박사학위를 취득한 Christopher Koo Rosenzweig의 연구실에 있는 후보는 효소를 원래 환경과 유사한 막에 다시 넣으면 새로운 것을 배울 수 있는지 궁금해했습니다. 구 교수는 박테리아의 지질을 사용하여 나노디스크라는 보호 입자 내에 막을 형성한 다음 그 막에 효소를 내장했습니다. 구 교수는 “나노디스크 내에서 효소의 고유 환경을 재현함으로써 효소의 활성을 회복할 수 있었다”고 말했다. "그런 다음 우리는 구조적 기술을 사용하여 지질 이중층이 어떻게 활성을 회복했는지 원자 수준에서 결정할 수 있었습니다.
그렇게 함으로써 메탄 산화가 일어날 가능성이 있는 효소에서 구리 부위의 전체 배열을 발견했습니다." 연구진은 실험 내내 지질막 환경이 방해받지 않기 때문에 막 단백질에 매우 적합한 기술인 극저온 전자 현미경(cryo-EM)을 사용했습니다. 이를 통해 처음으로 활성 효소의 원자 구조를 고해상도로 시각화할 수 있었습니다. Rosenzweig는 "최근 cryo-EM의 '분해능 혁명'의 결과로 우리는 구조를 원자 세부 사항으로 볼 수 있었습니다."라고 말했습니다. "우리가 본 것은 이 효소의 활성 부위에 대해 생각하는 방식을 완전히 바꿨습니다." Rosenzweig는 cryo-EM 구조가 계속 쌓여가는 질문에 답하기 위한 새로운 출발점을 제공한다고 말했습니다. 메탄은 어떻게 효소 활성 부위로 이동합니까? 아니면 메탄올이 효소 밖으로 이동합니까? 활성 부위의 구리는 어떻게 화학 반응을합니까?
다음으로 연구팀은 극저온전자단층촬영(cryo-ET)이라는 최전선 영상 기술을 이용해 세균 세포 내에서 직접 효소를 연구할 계획이다. 성공하면 연구원들은 효소가 세포막에 어떻게 배열되어 있는지 정확히 볼 수 있고, 그것이 진정한 자연 환경에서 어떻게 작동하는지 결정하고, 효소 주변의 다른 단백질이 효소와 상호 작용하는지 여부를 알 수 있습니다. 이러한 발견은 엔지니어에게 중요한 누락 링크를 제공합니다. Rosenzweig는 "효소를 최적화하여 생물 제조 경로에 연결하거나 메탄 이외의 오염 물질을 소비하려면 원래 환경에서 어떻게 보이는지와 메탄이 결합하는 위치를 알아야 합니다"라고 말했습니다. "조작된 효소 와 함께 박테리아를 사용 하여 파쇄 현장에서 메탄을 수확하거나 기름 유출을 청소할 수 있습니다." 이 연구의 제목은 " 지질 이중층에서 미립자 메탄 모노옥시게나제 구조 및 활성 의 회복" 입니다.
추가 탐색 메탄을 소비하는 박테리아는 연료의 미래가 될 수 있습니다 추가 정보: Christopher W. Koo et al, Recovery of Particulate Methane monooxygenase structure and activity in a lipid bilayer, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abm3282 . www.science.org/doi/10.1126/science.abm3282 저널 정보: 과학 노스웨스턴대학교 제공
https://phys.org/news/2022-03-methane-eating-bacteria-greenhouse-gas-fuel.html
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