.Researchers discover new 'unexpected' phenomenon in quantum physics of materials

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.Researchers discover new 'unexpected' phenomenon in quantum physics of materials

연구원들은 물질의 양자 물리학에서 새로운 '예상치 못한' 현상을 발견했습니다

노스이스턴 대학 의 태너 스테닝(Tanner Stening) 크레딧: Pixabay/CC0 공개 도메인 MAY 20, 2022

노스이스턴의 연구원들은 반강자성 절연체라고 하는 특정 종류의 재료에서 새로운 양자 현상을 발견했으며, 이는 "스핀트로닉" 및 미래의 기타 기술 장치에 전력을 공급하는 새로운 방법을 제공할 수 있습니다. 이 발견은 " 자기 절연체 에서 열이 어떻게 흐르는 지, [연구원들이] 어떻게 열 흐름 을 감지할 수 있는지 "를 조명한다고 Northeastern의 물리학 교수이자 이 연구의 공동 저자인 Gregory Fiete는 말합니다. 이번 주 Nature Physics 에 발표되고 실험적으로 입증된 새로운 효과는 란탄 페라이트(LaFeO 3 )와 백금 또는 텅스텐 층을 결합하여 관찰되었습니다.

이 연구에 참여했던 노스이스턴 물리학과의 대학 저명 교수인 Arun Bansil은 "이 층상 결합이 이 현상의 원인입니다."라고 말했습니다. Bansil은 이 발견이 열 센서 개선, 폐열 재활용 및 기타 열전 기술과 같은 수많은 잠재적 응용 분야를 가질 수 있다고 말했습니다. 이 현상은 이들 및 기타 신진 기술을 위한 새로운 전원의 개발로 이어질 수도 있습니다. 노스이스턴 대학원생인 매트 마첼(Matt Matzelle)과 현재 노스이스턴을 방문하고 있는 라펜란타 공과대학(Lappeenranta University of Technology) 의 계산 및 이론 물리학자인 베르나르도 바르비엘리니(Bernardo Barbiellini)가 연구에 참여했다. 팀의 발견을 설명하려면 원자 규모 입자의 세계, 특히 전자의 나노 수명을 관찰하기 위해 상당한 배율(문자 그대로)이 필요합니다.

그것은 또한 전자의 여러 속성에 대한 이해가 필요합니다. 전자는 "스핀"이라는 것을 소유하고 있고, 전하를 가지고 있으며, 물질을 통과할 때 열 흐름을 생성할 수 있습니다. 전자 스핀 또는 각운동량 은 두 가지 잠재적 상태(위 또는 아래) 중 하나로 정의되는 전자의 기본 속성을 설명합니다. 이러한 전자의 "위 또는 아래" 스핀(북-남극이라고도 함)이 공간에서 방향을 지정하는 여러 가지 방법이 있으며, 이는 차례로 다른 유형의 자기를 발생시킵니다. Bansil은 모든 것이 주어진 재료에서 원자가 패턴화되는 방식에 달려 있다고 말합니다. 자기 시스템에서 일반적으로 해당 물질의 스핀은 동일한 방향으로 정렬됩니다. 자성(또는 "강자성") 결정의 전자 배열은 다른 결정을 끌어당기거나 밀어내는 힘을 생성합니다.

많은 자성 물질은 또한 전자가 통과할 수 있을 때 전기를 전도합니다. 이러한 물질은 전기를 전도할 수 있기 때문에 도체라고 합니다. 전류 를 생성하는 것 외에도 물질을 통한 전자의 이동은 열 전류를 전달합니다. 전기를 전도하는 물질에 외부 전자기장이 가해지면 열전류가 발생합니다. Bansil은 "열은 이러한 전자가 더 빠르거나 느리게 흔들릴 때 발생하므로 결과적으로 더 많거나 더 적은 열 에너지를 전달할 수 있습니다."라고 말했습니다. 일반적으로 스핀 전류는 열 전류와 같은 방향으로 흐른다고 Bansil은 말합니다. 그러나 본 연구에 사용된 특정 재료에서는 "열전류 방향에 수직으로 흐른다."

Bansil은 "이것이 새로운 점입니다."라고 말합니다. 발전에 대한 새로운 사고 방식의 문을 여는 것은 바로 이 "예기치 않은" 상호 작용입니다. "우리가 하고자 하는 것은 전력을 생성하는 자기장의 전류를 생성하는 것이며, 이를 수행하는 방법은 전압을 생성하는 것입니다."라고 Fiete는 말합니다. 이를 위해 연구원들은 반강자성 절연 물질(여기서는 LaFeO3)을 도체인 백금 또는 텅스텐과 같은 다른 무거운 원소와 결합했습니다. 커플링은 전자를 약간 빗나가게 합니다. "이 특정 물질은 가장 가까운 인접 원자에서 거의 완벽하게 반대 방향인 스핀을 가지고 있습니다."라고 Fiete는 말합니다. 약간의 비틀림. 그리고 그 작은 오프셋은 프로젝트에서 볼 수 있는 흥미로운 효과를 발생시키는 부분이기 때문에 실제로 매우 중요합니다." 이것이 이 특정 부류의 재료에 이름을 붙인 이유입니다: 캔티드 반강자성체. 소위 "스핀트로닉스(spintronics)"라고 하는 새로운 종류의 전자 장치 는 미래 기술에서 정보 처리 능력을 향상시키기 위해 전자 스핀 조작에 의존합니다.

스핀 열량 전자공학(spin caloritronics)이라고 하는 또 다른 관련 분야는 "열 흐름을 자기 흐름 또는 스핀 흐름으로 변환하고 궁극적으로 전압으로 변환하는 방법"에 중점을 두고 있다고 Fiete는 말합니다. "물질의 양자 물리학은 양자 컴퓨팅 , 양자 감지 및 양자 통신 기술과 같은 많은 기술과 직접 연결되기 때문에 특히 중요합니다 ."라고 Fiete는 말합니다. "그리고 실제로 관심을 끌고 있는 아이디어는 ... 바로 지금: 우리 팀이 참여하는 것과 같은 대학의 연구를 우리 삶의 방식에 영향을 미칠 기술로 전환하는 방법은 무엇입니까?"

추가 탐색 고체 물리학의 '성배 발견'은 새로운 기술을 안내할 수 있습니다 추가 정보: Weiwei Lin et al, 반강자성체의 스핀 교환에 대한 증거, Nature Physics (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01608-w 저널 정보: 네이처 물리학 노스이스턴 대학교 제공

https://phys.org/news/2022-05-unexpected-phenomenon-quantum-physics-materials.html

 

 

.Fly Researchers at Duke University Find Another Layer to the Code of Life

Duke University의 비행 연구원은 생명의 코드에 대한 또 다른 계층을 찾습니다

DNA 지도 유전자 코드 개념

주제:DNA초파리듀크 대학교진화유전학게놈 듀크 대학교 작성 : 2022년 5월 22일 DNA 지도 유전자 코드 개념 MAY 22, 2022

-새로운 연구에 따르면 뇌와 고환은 주어진 단백질을 생산하기 위해 다양한 종류의 유전 암호를 사용하는 데 극도로 적응력이 뛰어난 것으로 나타났습니다. 희귀 유전자 코드 조각은 세포 기계를 제어하는 ​​또 다른 방법으로 사용될 수 있습니다. 다른 조직이 유전자에서 정보를 읽는 방식에 대한 새로운 조사에서 뇌와 고환이 주어진 단백질을 생산하기 위해 다양한 종류의 코드를 사용하는 데 매우 개방적인 것으로 나타났습니다.

-사실, 초파리와 인간의 고환에는 거의 사용되지 않는 유전자 코드의 단백질 산물이 풍부한 것으로 보입니다. 연구원들에 따르면, 희귀 코드 조각의 활용은 생식력과 진화적 혁신에 필수적일 수 있는 게놈의 또 다른 제어 계층일 수 있습니다. 염기 A, C, T, G의 이중 나선으로 DNA 구조를 풀고 10년 후 Francis Crick은 이 문자 중 3개가 "코돈"으로 번역되는 중간 단계를 해독했습니다. 단일 아미노산 . 아미노산은 단백질의 빌딩 블록입니다.

-그 당시에 놀랍고 여전히 다소 당혹스러운 것은 이 생명 코드 층이 61개의 서로 다른 세 글자 코돈을 사용하여 단 20 개의 아미노산 을 생성 했다는 것입니다. 이는 동일한 것을 설명하는 데 많은 코돈이 사용되었음을 의미합니다. “우리는 생물학 수업에서 코돈의 한 버전에서 다른 버전으로 변경해도 아미노산이 변경되지 않는 경우를 침묵 돌연변이라고 합니다. 그리고 그것은 그것이 중요하지 않다는 것을 의미합니다.”라고 Duke School of Medicine의 약리학 및 암 생물학 부교수인 Don Fox가 말했습니다.

-"그러나 연구자들이 이 모든 다른 유기체의 염기서열을 분석했을 때 계층 구조를 발견했습니다."라고 Fox가 말했습니다. "어떤 코돈은 정말 빈번하고 어떤 코돈은 정말 드뭅니다." 그리고 코돈의 분포는 유기체의 조직 종류마다 다를 수 있습니다.

초파리 배아의 희귀 코돈

초파리 배아의 희귀 코돈 반투명 초파리 유충은 녹색 형광 단백질(GFP)이 파리 게놈에서 드문 코돈에 의해 발현되는 곳에서 빛납니다. 뇌(왼쪽)와 고환(오른쪽)의 두 조직만이 이 버전의 GFP를 발현할 수 있습니다. 크레딧: 듀크 대학교의 Fox 연구소

Fox는 희귀종이 간세포가 간을 하는 방법과 뼈가 뼈가 하는 일에 어떤 역할을 하는지 궁금했습니다. 박사 과정 학생 Scott Allen이 이끄는 Fox와 그의 팀은 실험실 초파리인 Drosophila melanogaster가 선호하는 모델을 사용하여 희귀 코돈을 확대하기를 원했습니다. 증가하는 작업은 서로 다른 조직이 다양한 '코돈 편향(codon bias)'을 갖는다는 것을 보여주었습니다. 즉, 다른 조직에서 발생하는 동의 코돈의 다른 빈도입니다. 희귀 코돈은 단백질 생산을 늦추고 심지어 멈추는 것으로 알려져 있으며 "이 희귀 코돈이 많은 유전자는 단백질을 훨씬 적게 만듭니다"라고 Fox는 말했습니다.

Fox는 특히 췌장암에 나쁜 역할을 하는 것으로 알려져 있고 희귀 코돈을 많이 가지고 있는 KRAS라는 유전자를 이해하기 위해 듀크 대학의 George Barth Geller 약리학 석좌교수인 Christopher Counter와 협력하고 있었습니다. 그들은 일반적으로 암성 돌연변이가 더 많은 것을 만들 때 암 돌연변이가 단백질 생산을 늦추는 이유가 무엇인지 궁금했습니다. Fox는 "KRAS가 설계된 방식으로 인해 그것을 만드는 것은 매우 어려울 것입니다."라고 말했습니다. Fox의 팀은 아마도 과학에서 가장 잘 알려진 게놈을 가지고 있는 초파리에서 희귀 코돈이 어디에서 어떻게 사용될 수 있는지 살펴보기 위해 조직 특이적 코돈 사용을 분석하는 새로운 방법을 개발했습니다.

그들은 KRAS 유전자에 포함된 코돈을 다양하게 하기 위해 일련의 실험을 진행했으며 희귀 코돈이 KRAS가 세포 간의 신호 전달을 제어하는 ​​방법에 극적인 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. Fox는 "이 암 협력을 통해 유사한 접근 방식을 취하고 조직이 자신이 무엇인지 아는 방법인 나의 주요 연구 질문에 적용할 수 있다는 것을 깨달았습니다."라고 말했습니다. 추가 실험에서 그들은 파리와 인간의 고환이 다양한 코돈에 더 관대하지만 파리의 난소는 그렇지 않다는 것을 발견했습니다.

파리의 뇌는 또한 다양한 코돈에 더 관대했습니다. 이 연구는 2022년 5월 6일 오픈 액세스 저널 eLife 에 게재 되었습니다. 희귀 코돈 수가 많은 RpL10Aa라는 특정 유전자는 진화적으로 더 새롭고 세포에서 단백질 조립 기계인 리보솜을 만드는 데 도움이 됩니다. Fox는 이 유전자의 희귀 코돈이 더 내성이 있는 고환에게만 그 활성을 제한하는 역할을 하며 결과적으로 생식 능력에 중요한 것일 수 있다고 말했습니다. Fox는 "고환이 거의 모든 유전자가 발현되도록 허용하는 것처럼 보이는 방식은 아마도 새로운 유전자의 온상이 될 것입니다."라고 말했습니다.

“고환은 젊은 유전자가 가장 먼저 발현되는 곳인 것 같습니다. 그래서 우리는 그것이 일종의 더 관대한 조직이라고 생각하고 새로운 유전자가 자리를 잡을 수 있게 해줍니다.” Fox는 "우리가 보고 있는 것은 희귀 코돈이 이 진화적으로 젊은 유전자의 활동을 고환으로 제한하는 방법이라는 것"이라고 말했습니다. "그것은 희귀 코돈을 유전자에서 제어 및 미세 조정의 또 다른 층으로 만들 것입니다." eLife의 편집자는 "이 연구는 동물의 조직 특이적 유전자 발현을 위한 기초로서 코돈 사용을 확인하는 새로운 지평을 열었습니다."라고 말했습니다.

참조: Scott R Allen, Rebeccah K Stewart, Michael Rogers, Ivan Jimenez Ruiz, Erez Cohen, Alain Laederach, Christopher M Counter, Jessica K Sawyer, Donald T Fox의 "선택된 초파리 조직의 희귀 코돈에 대한 고유한 반응", 2022년 5월 6일 , 이라이프 . DOI: 10.7554/eLife.76893 이 연구는 미국 암 학회(RSG-128945), 국립 과학 재단 및 국립 보건원(R01-CA94184, P01-CA203657, R35-GM140844, R01-HL111)의 지원을 받았습니다.

https://scitechdaily.com/fly-researchers-at-duke-university-find-another-layer-to-the-code-of-life/

 

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메모 2205230353 나의 사고실험 oms 스토리텔링


뇌와 고환에서 생명 코드 층이 61개의 서로 다른 세 글자 코돈을 사용하여 단 20 개의 아미노산 을 생성 했다. 이는 동일한 것을 설명하는 데 많은 코돈이 사용되었음을 의미한다. 코돈의 한 버전에서 다른 버전으로 변경해도 아미노산이 변경되지 않는 경우를 침묵 돌연변이라고 한다.

샘플c.oss에는 생명의 코드 층이 수천억조를 넘긴다. 동일한 값을 생성하는 프랙탈 가지가 '수많은 베이스 코드가 동원하였음'을 의미한다. 그리고 아미노산 결과값이 변하지 않는다면 침묵하며 유유히 흐르는 돌연변이가 된다. 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

sample b.prime oms(standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
000000000q
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):

 

No photo description available.

-New research shows that the brain and testes are extremely adaptable to using different types of genetic code to produce a given protein. Rare pieces of genetic code could be used as another way to control cellular machinery. New investigations into how different tissues read information from genes show that the brain and testes are very open to using different kinds of codes to produce a given protein.

-In fact, fruit flies and human testes appear to be rich in protein products of a rarely used genetic code. According to the researchers, exploitation of rare code snippets may be another control layer in the genome that may be essential for fertility and evolutionary innovation. Ten years after unraveling the DNA structure into a double helix of bases A, C, T and G, Francis Crick deciphered an intermediate step in which three of these letters are translated as "codons". single amino acid. Amino acids are the building blocks of proteins.

- What was surprising at the time and still somewhat perplexing is that this layer of life code produced only 20 amino acids using 61 different three-letter codons. This means that many codons are used to describe the same thing. “We call a silent mutation in biology class when changing from one version of a codon to another does not change the amino acid. And that means it doesn't matter,” said Don Fox, associate professor of pharmacology and cancer biology at the Duke School of Medicine.

-"But when the researchers sequenced all these different organisms, they found a hierarchy," said Fox. "Some codons are really frequent and some are really rare." And the distribution of codons can be different for different types of tissues in an organism.

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memo 2205230353 my thought experiment oms storytelling


In the brain and testes, the life code layer produced only 20 amino acids using 61 different three-letter codons. This means that many codons are used to describe the same thing. When an amino acid is not changed when changing from one version of a codon to another, it is called a silent mutation.

In the sample c.oss, there are hundreds of billions of trillions of code layers of life. A fractal branch that produces the same value means that 'a lot of base codes were mobilized'. And if the amino acid result does not change, it becomes a silent, leisurely mutation. 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)
0100000010=0,2
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sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):

 

 

 

.Researchers find imperfections provide protection for system symmetry

연구원들은 불완전성이 시스템 대칭성을 보호한다는 사실을 발견했습니다

작성자: Ashley J. Wennersherron, Penn State College of Engineering 국제 연구팀은 이 음향 격자 모델을 사용하여 의도적인 결함이 시스템의 대칭을 보호할 수 있는 방법을 조사했습니다. 크레딧: Guanong Ma/홍콩 침례 대학교 국제 MAY 20, 2022

연구 협력은 음향 시스템의 제한된 에너지를 보호하기 위해 특정 결함을 이용하는 방법을 발견했습니다. 펜실베이니아 주립대학교 음향 및 생물의학 공학 부교수인 수석 연구원인 Yun Jing에 따르면 그들의 실험적 접근 방식은 추가 이론적 검증을 위해 임의의 결함을 생성하고 빛과 같은 다른 시스템의 파동 제어를 개선할 수 있는 다목적 플랫폼을 제공합니다. 연구팀은 그 결과를 미국 물리학회(American Physical Society)의 대표 간행물인 Physical Review Letters 에 발표했습니다.

이 연구는 "Editors' Suggestion"으로 선정되었으며 APS의 논평 기사에도 실렸습니다. 이 작업은 산란 없이 소위 위상 격자에서 특정 경계를 탐색할 수 있는 포논 및 잠재적으로 광학적 등가물인 광자와 관련이 있습니다. 그러한 격자는 물질이 정확한 패턴으로 반복되는 원자로 구성되어 있는 응축 물질에서 처음 발견되었으며, 커플링의 힘을 통해 함께 유지됩니다. 다른. Jing에 따르면, 이러한 물질은 토폴로지로 보호된 상태를 호스트하는 것으로 알려져 있으며 시스템에 특정 결함이 포함되어 있어도 변경되지 않은 상태로 유지됩니다. 이러한 원하는 상태를 제한적인 경계를 넘어 재료의 대부분으로 이동하면 감지의 새로운 응용 분야로 이어질 수 있다고 Jing은 말했습니다.

그러나 일부 상태의 경우 이러한 이동은 시스템의 키랄 대칭을 종종 깨뜨리는 새로운 결함을 도입해야 합니다. 이는 도입된 결함에 결합된 상태를 최대로 제한할 수 있는 핵심 속성입니다. 이것은 국가의 에너지가 그것을 감소시키거나 방해할 수 있는 모드로부터 가능한 한 고립되어 있음을 의미합니다. "키랄 대칭은 대칭 스펙트럼의 존재를 의미합니다.

시스템의 모든 모드는 0 주파수에서 등거리에 있는 주파수와 쌍을 이루거나 파트너가 없고 정확히 0 주파수에 앉습니다."라고 Jing이 말했습니다. 이것은 매우 드물며, 디스크리네이션(disclination)이라고 하는 것을 포함하여 토폴로지 격자에서 특히 토폴로지 결함의 특정 구성에서만 발생합니다. "그러나 결정적으로, 격자 의 대부분에 원하는 상태를 포함시키는 데 필요한 위상 결함은 종종 키랄 대칭을 방해하여 처음부터 위상 구조를 갖는 목적을 무산시킵니다."

연구원들은 키랄 대칭을 따르는 편차를 만들 수 있었지만 0 주파수에서 균등하게 떨어져 있는 균등하게 쌍을 이루는 상태의 첫 번째 대칭 스펙트럼 범주에 속했습니다. 공동 저자 Wladimir A. Benalcazar는 연구 당시 펜실베이니아 주립 물리학과의 Eberly Postdoctoral Fellow였으며 현재 Princeton University의 Moore Postdoctoral Fellow이며, disclination state는 결함의 핵심에 묶여 있기 때문에 이론화했습니다. 아마도 디스크리테이션 자체의 대칭은 주파수가 0인 상태가 분리되는 것을 방지하기 위해 고려될 수 있습니다. 이를 테스트하기 위해 연구원들은 결정 격자와 유사한 음향 벌집 격자를 설계했습니다. Jing에 따르면, 결정질 재료보다 음향 시스템에서 결함을 엔지니어링하고 조작하는 것이 훨씬 쉽습니다.

원자를 표현하기 위해 원통형 공동을 사용하여 연구원들은 벌집의 섹션을 제거하여 결함을 만들고 스피커로 격자를 음향적으로 여기하고 마이크를 사용하여 음향 응답을 측정했습니다. Disclination의 핵심에 바인딩된 상태는 제로 주파수에 고정되어 있으며 Jing은 이를 바인딩 상태의 최대 제한을 보장하는 "특권 주파수"라고 불렀습니다. 주파수는 그것에 묶인 상태를 파괴하는 교란의 가능성을 최소화하기 때문에 특권으로 간주됩니다. Benalcazar는 "우리는 편차와 같은 위상 결함이 섭동으로부터 보호되는 매우 제한된 음향 모드를 가두기 위해 생성될 수 있는지 여부를 이해하기 시작했습니다."라고 말했습니다.

"우리의 핵심 통찰력은 편차의 점 그룹 대칭을 고려하면 한 쌍의 편차 모드가 0 주파수 에서 페어링되는 것을 방지 한다는 것입니다. 이 보호 메커니즘은 결정 격자의 대칭 보호 위상 위상의 상호 작용에서 발생합니다. 그리고 위상차 전하와 변위의 대칭." Jing은 이것은 이러한 보호 상태 가 disclination core에 존재한다는 것을 실험적으로 검증한 첫 번째 작업이라고 말했습니다. 음향 격자 플랫폼 접근 방식은 연구원들이 다양한 결함 과 잠재력을 생성할 수 있는 새로운 도구를 제공합니다. 연구진은 이론과 플랫폼 모두 잠재적으로 음향 너머에 적용되어 전자기파 로 제어된 응용 프로그램을 테스트하고 구축할 수 있다고 말했습니다. 또는 응축 물질 물리학의 양자 시스템.

추가 탐색 CoSi의 유사 대칭은 새로운 유형의 토폴로지 재료를 나타냅니다. 추가 정보: Yuanchen Deng et al, Observation of Degenerate Zero-Energy Topological States at Disclinations in an Acoustic Lattice, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.174301 저널 정보: Physical Review Letters Penn State College of Engineering 제공

https://phys.org/news/2022-05-imperfections-symmetry.html

 

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