.MIT Engineers Boost Signals From Fluorescent Sensors – Offering Unique Glimpse Inside Living Cells
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.MIT Engineers Boost Signals From Fluorescent Sensors – Offering Unique Glimpse Inside Living Cells
MIT 엔지니어, 형광 센서의 신호 증폭 – 살아있는 세포 내부의 독특한 모습 제공
주제:바이오센서암와 함께나노기술감지기 작성자: ANNE TRAFTON, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2022년 6월 27일 개선된 형광 나노센서 MIT 엔지니어들은 형광 나노센서에 의해 방출되는 신호를 극적으로 개선하는 방법을 찾았습니다. 연구원들은 센서를 조직에 5.5cm 깊이로 이식해도 여전히 강한 신호를 얻을 수 있음을 보여주었습니다. 크레딧: 연구원 제공 및 MIT News 편집 JUNE 27, 2022
-엔지니어링 발전으로 입자가 생물학적 조직 내 더 깊숙이 배치되어 암 진단 또는 모니터링에 도움이 될 수 있습니다. 다양한 분자에 레이블을 지정하고 이미지화하는 데 사용할 수 있는 형광 센서는 살아있는 세포 내부를 고유하게 엿볼 수 있습니다. 그러나 일반적으로 실험실 접시에서 성장한 세포나 신체 표면에 가까운 조직에서만 사용할 수 있습니다. 너무 깊게 이식되면 신호가 손실되기 때문입니다. MIT 엔지니어들은 이제 이러한 한계를 극복하기 위한 솔루션을 고안했습니다.
모든 형광 센서를 자극하기 위해 그들이 발명한 새로운 광자 기술을 사용하여 형광 신호를 크게 개선할 수 있었습니다. 이 접근 방식을 통해 과학자들은 센서를 조직에 5.5센티미터(2.2인치) 깊이로 이식하면서도 여전히 강력한 신호를 얻을 수 있음을 보여주었습니다. 연구원들에 따르면, 이러한 유형의 기술은 의학적 진단 또는 약물 효과 모니터링을 위해 형광 센서가 뇌 또는 신체 깊숙한 다른 조직 내부의 특정 분자를 추적하는 데 사용될 수 있습니다. "세포 배양 또는 얇은 조직 층에서 생화학적 정보를 조사할 수 있는 형광 센서가 있다면 이 기술을 사용하여 모든 형광 염료와 프로브를 두꺼운 조직으로 번역할 수 있습니다. 새로운 연구의 주 저자. Naveed Bakh SM '15, PhD '20은 2022년 5월 30일 Nature Nanotechnology 에 발표된 논문의 주 저자이기도 합니다 .
MIT의 Carbon P. Dubbs 화학 공학 교수인 Michael Strano는 이 연구의 수석 저자입니다. 향상된 형광 과학자들은 양자점, 탄소 나노튜브 및 형광 단백질을 포함한 다양한 종류의 형광 센서를 사용하여 세포 내부의 분자에 라벨을 붙입니다. 이 센서의 형광은 레이저 빛을 비추면 볼 수 있습니다. 그러나 조직 자체가 일부 형광등을 방출하기 때문에 두껍고 조밀한 조직 또는 조직 내부 깊숙한 곳에서는 작동하지 않습니다. 자가형광이라고 하는 이 빛은 센서에서 나오는 신호를 차단합니다.
Koman은 "모든 조직이 자가형광을 일으키며 이것이 제한 요인이 됩니다"라고 말합니다. "센서의 신호가 점점 약해지면 조직의 자가형광에 의해 추월당하게 됩니다." 이러한 한계를 극복하기 위해 MIT 팀은 센서에서 방출되는 형광의 주파수를 조직 자가형광과 더 쉽게 구별할 수 있도록 변조하는 방법을 고안했다. 파장 유도 주파수 필터링(WIFF)이라고 하는 그들의 기술은 3개의 레이저를 사용하여 진동 파장의 레이저 빔을 생성합니다. 이 진동 빔이 센서에 비추면 센서에서 방출되는 형광이 주파수를 두 배로 증가시킵니다. 이를 통해 형광 신호가 배경 자가형광에서 쉽게 선택될 수 있습니다. 이 시스템을 사용하여 연구원들은 센서의 신호 대 잡음비를 50배 이상 향상시킬 수 있었습니다. 이러한 종류의 감지에 대한 한 가지 가능한 응용 프로그램은 화학 요법 약물의 효과를 모니터링하는 것입니다.
이러한 잠재력을 입증하기 위해 연구자들은 공격적인 유형의 뇌암인 교모세포종에 초점을 맞췄습니다. 이러한 유형의 암에 걸린 환자는 일반적으로 가능한 많은 종양을 제거하기 위해 수술을 받은 다음 남아 있는 암세포를 제거하기 위해 화학요법 약물인 테모졸로마이드(TMZ)를 받습니다. 이 약은 심각한 부작용이 있을 수 있고 모든 환자에게 효과가 있는 것은 아니므로 효과가 있는지 여부를 쉽게 모니터링할 수 있는 방법이 있으면 도움이 될 것이라고 Strano는 말합니다.
“우리는 종양 자체 근처에 이식할 수 있는 작은 센서를 만드는 기술을 연구하고 있으며, 이는 얼마나 많은 약물이 종양에 도달하고 있고 그것이 대사되는지 여부를 표시할 수 있습니다. 종양 근처에 센서를 배치하고 신체 외부에서 실제 종양 환경에서 약물의 효능을 확인할 수 있습니다.”라고 그는 말합니다. 테모졸로마이드가 체내에 들어가면 AIC로 알려진 것을 포함하여 더 작은 화합물로 분해됩니다. MIT 팀은 AIC를 감지할 수 있는 센서를 설계했으며 동물의 뇌에 5.5cm 깊이까지 이식할 수 있음을 보여주었습니다.
그들은 동물의 두개골을 통해서도 센서의 신호를 읽을 수 있었습니다. 이러한 센서는 또한 반응 산소 종과 같은 종양 세포 사멸의 분자 신호를 감지하도록 설계될 수 있습니다. "모든 파장" TMZ 활동을 감지하는 것 외에도 연구원들은 Strano의 연구실이 과산화수소, 리보플라빈 및 아스코르브 산 을 감지하기 위해 이전에 개발한 탄소 나노튜브 기반 센서를 포함하여 다양한 다른 센서의 신호를 향상시키기 위해 WIFF를 사용할 수 있음을 시연했습니다 . "이 기술은 모든 파장에서 작동하며 모든 형광 센서에 사용할 수 있습니다."라고 Strano는 말합니다. "이제 훨씬 더 많은 신호가 있기 때문에 이전에는 불가능했던 조직의 깊이에 센서를 이식할 수 있습니다." 이 연구를 위해 연구원들은 3개의 레이저를 함께 사용하여 진동 레이저 빔을 생성했지만 향후 작업에서는 가변 레이저를 사용하여 신호를 생성하고 기술을 더욱 개선하기를 희망합니다. 튜너블 레이저의 가격이 낮아지고 속도가 빨라짐에 따라 이는 더욱 실현 가능해질 것이라고 연구진은 말했다. 인간 환자에서 형광 센서를 더 쉽게 사용할 수 있도록 하기 위해 연구원들은 생물학적으로 재흡수될 수 있어 수술로 제거할 필요가 없는 센서를 연구하고 있습니다.
참조: Volodymyr B. Koman, Naveed A. Bakh, Xiaojia Jin, Freddy T. Nguyen, Manki Son, Daichi Kozawa, Michael A. Lee, Gili Bisker, Juyao의 "A 파장 유도 주파수 필터링 방법 in vivo 형광 나노센서" Dong 및 Michael S. Strano, 2022년 5월 30일, Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/s41565-022-01136-x 이 연구는 통합 암 연구를 위한 Koch 연구소 및 Dana-Farber/Harvard 암 센터 브리지 프로젝트의 자금 지원을 받았습니다. 스위스 국립 과학 재단, 일본 과학 진흥 협회, King Abdullah 과학 기술 대학, Zuckerman STEM 리더십 프로그램, 이스라엘 과학 재단, Arnold and Mabel Beckman 재단에서 추가 자금을 제공했습니다.
.Why Did Mars Dry Out? Mystery Deepens As New Study Points to Unusual Answers
화성은 왜 말라 버렸습니까? 새로운 연구가 비정상적인 답변을 지적함에 따라 미스터리가 심화되다
주제:지구물리학화성행성인기 있는시카고 대학교 2022년 6월 24일 시카고 대학교 LOUISE LERNER 작성 화성 계곡 마치 계곡 수십억 년 전, Mawrth Vallis라고 불리는 화성 계곡에서 강이 이 장면을 가로질러 흘렀습니다. 새로운 연구는 화성의 강의 물과 대기의 역사에 대해 무엇을 밝힐 수 있는지 알아보기 위해 화성 강의 자취를 조사했습니다. 출처: NASA/JPL Caltech/University of Arizona
시카고 대학 과학자가 이끄는 연구 는 초기 화성 의 기후에 대한 미스터리를 심화시킵니다 . 화성은 한때 강과 함께 붉게 달렸습니다. 과거의 강, 시내 및 호수의 흔적은 오늘날에도 여전히 지구 전역에서 볼 수 있습니다. 그러나 약 30억 년 전에 그것들은 모두 말라버렸고 아무도 그 이유를 모릅니다. 시카고 대학의 지구 물리학자인 에드윈 카이트(Edwin Kite)는 “사람들은 다양한 아이디어를 내놓았지만 기후가 극적으로 변한 원인이 무엇인지 확신할 수 없습니다.
“우리는 특히 그것이 우리가 확실히 아는 유일한 행성이 거주 가능에서 거주 불가능으로 바뀌었기 때문에 이해하고 싶습니다.” Kite는 화성 강의 물과 대기 의 역사에 대해 무엇을 밝힐 수 있는지 알아보기 위해 화성 강의 경로를 조사하는 새로운 연구 연구의 첫 번째 저자입니다 . 많은 과학자들은 이전에 화성을 따뜻하게 유지하는 데 도움이 된 대기에서 이산화탄소를 잃는 것이 문제를 일으켰다고 가정했습니다. 그러나 2022년 5월 25일 사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 발표된 새로운 연구 결과에 따르면 이러한 변화는 흐르는 물에 충분히 따뜻한 지구를 유지하는 다른 중요한 성분 의 손실로 인해 발생했습니다 . 그러나 우리는 그것이 무엇인지 아직 모릅니다. 물, 어디에서나 마실 수 있는 물 1972년 과학자들은 NASA 의 매리너 9호가 궤도에서 화성을 도는 사진을 보고 놀랐습니다.
사진은 강바닥으로 가득 찬 풍경을 보여주었습니다. 오늘날에는 뼈처럼 말랐지만 행성에는 한때 많은 양의 액체 물이 있었다는 증거입니다. 화성에는 시간이 지남에 따라 암석을 이동하고 묻을 수 있는 지각판이 없기 때문에 고대 강 흔적은 서둘러 버려진 증거처럼 표면에 여전히 놓여 있습니다. 이를 통해 시카고 대학의 대학원생인 Bowen Fan과 Smithsonian Institution, Planetary Science Institute, California Institute of Technology Jet Propulsion Laboratory, Aeolis Research의 과학자를 비롯한 Kite와 그의 공동 작업자는 위성에 의한 궤도. 어떤 트랙이 겹치는지, 그리고 얼마나 풍화되었는지를 기반으로 팀은 수십억 년 동안 강 활동이 고도와 위도에서 어떻게 변화했는지 타임라인을 구성했습니다. 그런 다음 그들은 이를 다양한 기후 조건의 시뮬레이션과 결합하여 가장 잘 일치하는 것을 확인할 수 있습니다.
화성 바다 그림 수년 동안 연구자들은 이 개념 그림에서 묘사된 것처럼 화성이 한때 바다를 형성할 만큼 충분한 물이 있었는지 여부에 대해 논쟁을 벌여 왔습니다. 크레딧: NASA/GSFC
행성의 기후는 엄청나게 복잡하고 많은 변수를 고려해야 합니다. 특히 물이 액체가 될 만큼 충분히 따뜻하지만 끓을 정도로 뜨겁지 않은 "Goldilocks" 영역에 행성을 유지하려는 경우 더욱 그렇습니다. 열은 행성의 태양에서 올 수 있지만 복사를 받을 만큼 충분히 가까워야 하지만 복사가 대기를 제거할 정도로 너무 가까워서는 안 됩니다. 이산화탄소 및 메탄과 같은 온실 가스는 행성 표면 근처에서 열을 가둘 수 있습니다. 물 자체도 역할을 합니다. 그것은 대기의 구름이나 표면의 눈과 얼음으로 존재할 수 있습니다. Snowcaps는 햇빛을 다시 우주로 반사시키는 거울 역할을 하는 경향이 있지만 구름은 높이와 구성에 따라 빛을 가두거나 반사할 수 있습니다. Kite와 그의 동료들은 시뮬레이션에서 이러한 요소의 다양한 조합을 실행하여 행성이 적어도 일부 액체 물이 10억 년 이상 동안 강에 존재할 수 있을 만큼 충분히 따뜻했지만 갑자기 손실될 수 있는 조건을 찾았습니다. 그러나 서로 다른 시뮬레이션을 비교하면서 놀라운 사실을 발견했습니다.
대기 중 이산화탄소의 양을 변화시켜도 결과는 바뀌지 않았습니다. 즉, 변화의 원동력은 이산화탄소가 아닌 것 같았다. 다른 세계의 기후 전문가인 카이트(Kite)는 "이산화탄소는 강력한 온실 가스이기 때문에 화성의 건조를 설명하는 주요 후보였습니다."라고 말했습니다. "그러나 이러한 결과는 그것이 그렇게 간단하지 않다는 것을 시사합니다." 몇 가지 대체 옵션이 있습니다. 새로운 증거는 Kite 의 2021년 연구 에서 제안 된 시나리오와 잘 맞아떨어집니다. 이 시나리오 는 화성 대기의 높은 곳에 있는 얇은 얼음 구름 층이 반투명 온실 유리처럼 작용하여 열을 가두는 역할을 합니다. 다른 과학자들은 수소가 행성 내부에서 방출된다면 대기의 이산화탄소와 상호 작용하여 적외선을 흡수하고 행성을 따뜻하게 할 수 있다고 제안했습니다. Kite는 "이 요소가 무엇인지 모르지만 결과를 설명하기 위해 존재하려면 많은 요소가 필요합니다."라고 말했습니다.
가능한 요인의 범위를 좁힐 수 있는 여러 가지 방법이 있습니다. 팀은 단서를 밝힐 수 있는 NASA의 Perseverance 로버가 수행할 몇 가지 가능한 테스트를 제안합니다. 카이트와 동료 사샤 워렌은 화성이 말라버린 이유에 대한 단서를 찾기 위해 NASA의 큐리오시티 마스 탐사선을 지시할 과학 팀의 일원이기도 합니다. 그들은 이러한 노력과 인내의 측정이 퍼즐에 대한 추가 단서를 제공할 수 있기를 바랍니다. 지구에서는 수백만 년 동안 조건을 놀라울 정도로 안정적으로 유지하기 위해 많은 힘이 결합되었습니다. 그러나 다른 행성은 그렇게 운이 좋지 않을 수 있습니다. 과학자들이 다른 행성에 대해 가지고 있는 많은 질문 중 하나는 우리가 얼마나 운이 좋은가, 즉 이 합류점이 우주에서 얼마나 자주 발생하는지입니다. 그들은 화성과 같은 다른 행성에 무슨 일이 일어났는지 연구함으로써 행성의 기후와 거주할 수 있는 다른 행성이 얼마나 되는지에 대한 단서를 얻을 수 있기를 희망합니다. Kite는 "이 퍼즐이 바로 옆에 있다는 것이 정말 놀랍지만 아직 설명할 방법이 없습니다."라고 말했습니다.
참조: Edwin S. Kite, Michael A. Mischna, Bowen Fan, Alexander M. Morgan, Sharon A. Wilson 및 Mark I. Richardson의 "화성 온실 효과의 주요 변화 물 흐름 차트의 공간적 분포 변경", 2022년 5월 25일, 과학 발전 . DOI: 10.1126/sciadv.abo5894
.A Flicker From the Dark: Reading Between the Lines To Model Our Galaxy’s Supermassive Black Hole
어둠 속의 깜박임: 우리 은하의 초거대질량 블랙홀을 모델링하기 위한 선 사이 읽기
주제:천문학천체물리학블랙홀인기 있는 2022년 6월 23일 고급 연구 기관 블랙홀 주변의 빛나는 가스 블랙홀 주변의 빛나는 가스 시뮬레이션' 제공: Chris White, Princeton University
-외모는 속일 수 있습니다. 백열전구의 빛은 안정된 것처럼 보이지만 실제로는 초당 120번 깜박입니다. 뇌는 수신한 정보의 평균만 인식하기 때문에 이 깜박임은 흐릿하고 일정한 조명에 대한 인식은 단순한 환상에 불과합니다. 빛은 블랙홀 을 빠져나갈 수 없지만 빠르게 공전하는 가스의 밝은 빛( M87의 블랙홀의 2019 이미지를 기억하십시오 )에는 고유한 깜박임이 있습니다. 6월 17일 Astrophysical Journal Letters 에 발표된 최근 논문에서 Lena Murchikova, 고급 연구 연구소의 William D. Loughlin 회원; 프린스턴 대학 의 크리스 화이트 ; 캘리포니아 대학 산타 바바라의 Sean Ressler는 이 미묘한 깜박임을 사용하여 우리 은하의 중심 블랙홀 인 궁수자리 A* (Sgr A*)의 구조와 같은 속성에 대한 통찰력을 제공하는 현재까지 가장 정확한 모델을 구성할 수 있었습니다. 그리고 모션. 연구원들은 처음으로 별에 의해 날아가는 것부터 블랙홀에 떨어지는 것까지 은하수 중심에서 가스가 어떻게 이동하는지에 대한 전체 이야기를 단일 모델로 보여주었습니다. 속담에 나오는 선(또는 깜박이는 빛) 사이를 읽음으로써, 팀은 은하 중심에서 먹이를 공급하는 블랙홀의 가장 가능성 있는 그림이 오랜 기간에 걸쳐 궤도를 도는 물질을 천천히 빨아들이는 것보다 먼 거리에서 직접 유입되는 가스와 관련이 있다는 결론을 내렸습니다.
시각. Murchikova는 "블랙홀은 자신의 비밀을 지키는 문지기입니다."라고 말했습니다. "이 신비한 물체를 더 잘 이해하기 위해 우리는 직접 관찰과 고해상도 모델링에 의존합니다." 블랙홀의 존재는 약 100년 전 알베르트 아인슈타인의 새로운 중력 이론에 기초하여 칼 슈바르츠실드에 의해 예측되었지만, 연구자들은 이제야 관찰을 통해 블랙홀을 조사하기 시작했습니다. 2021년 10월 Murchikova 는 Astrophysical Journal Letters 에 몇 분이 아닌 몇 초 단위로 블랙홀 깜박임을 연구하는 방법을 소개한 논문 을 발표했습니다.
이러한 발전으로 인해 깜박임에 기반한 Sgr A*의 속성을 보다 정확하게 정량화할 수 있었습니다. 화이트는 블랙홀(일반 상대성 이론의 강력한 효과가 중요한 곳) 근처의 가스에 어떤 일이 일어나고 이것이 우리에게 오는 빛에 어떤 영향을 미치는지에 대한 세부 사항을 연구해 왔습니다. 올해 초 Astrophysical Journal 출판물 은 그의 발견 중 일부를 요약합니다. Ressler는 Sgr A* 주변의 가스에 대해 현재까지 가장 현실적인 시뮬레이션을 구성하기 위해 수년을 보냈습니다. 그는 가까운 별에 대한 관측을 시뮬레이션에 직접 통합하고 블랙홀에 떨어질 때 흘려지는 물질을 세심하게 추적하여 이를 수행했습니다. 그의 최근 작업 은 2020년 천체물리학 저널 레터( Astrophysical Journal Letter ) 논문 에서 절정에 달했습니다 . Murchikova, White 및 Ressler는 팀을 이루어 Sgr A*의 관찰된 깜박임 패턴을 각각의 수치 모델에서 예측한 패턴과 비교했습니다. "결과는 매우 흥미로운 것으로 판명되었습니다."라고 Murchikova가 설명했습니다.
“오랫동안 우리는 블랙홀 주변의 가스가 어디서 왔는지 크게 무시할 수 있다고 생각했습니다. 전형적인 모델은 블랙홀에서 멀리 떨어져 있는 대략 도넛 모양의 인공 가스 고리를 상상합니다. 우리는 그러한 모델이 관찰과 일치하지 않는 깜박임 패턴을 생성한다는 것을 발견했습니다.” Ressler의 항성풍 모델은 블랙홀이 소비하는 가스가 원래 은하 중심 근처의 별에 의해 흘려지는 보다 현실적인 접근 방식을 취합니다. 이 가스가 블랙홀에 떨어지면 정확한 깜박임 패턴을 재현합니다. “모델은 이 특정 현상을 설명할 의도로 만들어지지 않았습니다. 성공은 결코 보장되지 않습니다.”라고 Ressler가 말했습니다. "그래서 수년간의 작업 끝에 모델이 극적으로 성공하는 것을 보는 것은 매우 고무적이었습니다." "깜박임에 대해 연구할 때 블랙홀이 방출하는 빛의 양을 초 단위로 변화시켜 하룻밤 동안 수천 번을 측정할 수 있습니다."라고 White가 설명했습니다. “그러나 이것은 가스가 대규모 이미지처럼 공간에 어떻게 배열되어 있는지 알려주지 않습니다. 이 두 가지 관찰 유형을 결합하면 각각의 한계를 완화할 수 있어 가장 사실적인 그림을 얻을 수 있습니다.” 참조: Lena Murchikova, Christopher J. White 및 Sean M. Ressler의 "Remarkable Correspondence of Sagittarius A* Submillimeter Variability with a Stellar-wind-fed Accretion Flow Model", 2022년 6월 17일 Astrophysical Journal Letters . DOI: 10.3847/2041-8213/ac75c3
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메모 2206272136 나의 사고실험 oms 스토리텔링
백열전구의 빛은 안정된 것처럼 보이지만 실제로는 초당 120번 깜박입니다. 샘플a.oms는 블랙홀 시스템이고 초당 무제한으로 xpi회전한다.
- Appearance can be deceiving. The light from an incandescent light bulb appears to be stable, but in reality it blinks 120 times per second. Because the brain only perceives the average of the information it receives, this flicker is blurry and the perception of constant lighting is just an illusion. Light cannot escape a black hole, but the bright light of a rapidly orbiting gas (remember the 2019 image of M87's black hole) has its own flicker. In a recent paper published June 17 in the Astrophysical Journal Letters, Lena Murchikova, William D. Loughlin member of the Advanced Research Institute; Chris White of Princeton University ; Sean Ressler of the University of California, Santa Barbara, used this subtle flicker to construct the most accurate model to date, providing insight into properties such as the structure of our galaxy's central black hole, Sagittarius A* (Sgr A*). . and motion. For the first time, researchers have shown in a single model the entire story of how gas travels in the center of the Milky Way, from being blown away by a star to falling into a black hole. By reading between the proverbial lines (or flickering lights), the team found that the most likely picture of a black hole feeding at the center of a galaxy directly at a greater distance than slowly sucking up orbiting matter over a long period of time. It was concluded that it had to do with the incoming gas.
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memo 2206272136 my thought experiment oms storytelling
The light from an incandescent light bulb appears to be stable, but in reality it blinks 120 times per second. Sample a.oms is a black hole system and rotates xpi indefinitely per second.
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.qoms(standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms(standard)
p&pp=6n-1(+1)
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):
.Reaction insights help make sustainable liquid fuels
반응 통찰력은 지속 가능한 액체 연료를 만드는 데 도움이 됩니다
Miriam Arrell, Paul Scherrer Institute 탄화수소의 촉매 생성 및 진화 매핑에 대한 접근 방식. 첫 번째 C–C 결합의 형성에서 H-ZSM-5를 통한 MTH 및 MCTH의 코크스 생성에 이르기까지 탄소 사슬의 성장을 풀기 위해 이 연구에서 사용된 다중 기술 전략의 개략도. 이 두 C1 플랫폼 분자에 대한 비교 연구를 통해 산소 및 탄화수소 기반 메커니즘의 주요 경로를 분리하고 설명할 수 있습니다. 따라서 Operando PEPICO는 반응 중간체 및 코크스 전구체의 이성질체 선택적인 식별을 가능하게 합니다. 이는 대표적인 분자 구조, 침착된 탄소질 종의 밀도 및 분포에 대한 통찰력을 제공하는 EPR 측정, 촉매 활성, 선택성 및 안정성 평가를 위한 동역학 분석으로 보완됩니다. GC-FID, 화염 이온화 감지 기능이 있는 가스 크로마토그래피. 신용 거래:자연 촉매 (2022). DOI: 10.1038/s41929-022-00808-0 JUNE 27, 2022
공기 중의 이산화탄소에서 생성되는 메탄올은 탄소 중립 연료를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 이를 위해서는 메탄올이 액체 탄화수소로 전환되는 메커니즘을 더 잘 이해해야 촉매 과정이 최적화될 수 있습니다. 이제 정교한 분석 기술을 사용하여 ETH Zürich와 Paul Scherrer Institute의 연구원들은 이 복잡한 메커니즘에 대한 전례 없는 통찰력을 얻었습니다. 에너지에 굶주린 생활 방식을 유지하려는 열망과 함께 배출의 영향을 잘 조화시키기 위해 고군분투하고 있는 지금, 대기 중 이산화탄소를 사용하여 새로운 연료를 만드는 것은 흥미롭고 탄소 중립적인 대안입니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 수소화라고 하는 과정을 사용하여 공기 중의 이산화탄소로부터 메탄올을 생성하는 것입니다.
이 메탄올은 탄화수소로 전환될 수 있습니다. 이것들은 연소되어 이산화탄소를 방출하지만, 이것은 연료를 만들기 위해 포집된 이산화탄소 와 균형을 이룹니다. 이 지속 가능한 연료를 완전히 개발하려면 독특한 다공성 구조를 가진 고체 물질 인 제올라이트에 의해 촉매되는 반응에서 메탄올이 장쇄 탄화수소로 전환되는 메커니즘에 대한 더 깊은 이해가 필요합니다. 이를 염두에 두고 스위스 국립 연구 역량 센터인 NCCR 촉매의 틀에서 ETH Zürich의 연구원들은 Paul Scherrer Institut PSI의 연구원들과 협력하여 이 반응 메커니즘의 세부 사항을 공개했으며 그 결과가 발표되었습니다.
Nature Catalysis 저널에서 . "정보는 보다 선택적이고 안정적인 촉매를 개발하는 열쇠입니다."라고 ETH Zürich의 촉매 공학 교수이자 연구를 공동 주도한 NCCR 촉매 책임자인 Javier Pérez-Ramírez가 설명합니다. "우리 연구 이전에는 많은 노력에도 불구하고 메탄올을 탄화수소로 복잡한 변환의 핵심 기계론적 측면이 잘 이해되지 않았습니다." 연구원들은 메탄올 대 탄화수소 공정을 다른 공정, 즉 염화메틸을 탄화수소로 바꾸는 공정과 비교하는 데 관심이 있었습니다. 정유 공장에서는 원치 않는 메탄이 풍부한 천연 가스를 대량으로 태우는 경우가 많습니다. 이러한 오염과 낭비적인 활동으로 인해 정유 공장 과 관련된 전형적인 플레어가 발생 합니다.
Pérez-Ramírez는 "메틸 클로라이드를 탄화수소로 바꾸는 것은 일종의 가교 기술입니다."라고 설명합니다. "물론 우리는 화석 연료에서 벗어나고 싶지만 그 동안 이것은 귀중한 메탄의 방대한 매장량을 낭비하지 않는 방법이 될 것입니다." 일시적인 기체상 분자가 이야기를 들려줍니다. 이와 같은 복잡한 반응 메커니즘을 이해하는 열쇠는 중간 생성물을 포함하여 관련된 다양한 종을 감지하는 것입니다. 전통적인 기술은 반응을 이해하기 위해 촉매 표면을 직접 관찰하지만, 이야기의 중요한 부분은 촉매에서 나오는 기체상 분자에 의해 설명됩니다.
진공 자외선(VUV)의 과학자인 패트릭 헴버거(Patrick Hemberger)는 "이러한 분자는 종종 반응성이 매우 높고 수명이 매우 짧고 몇 밀리초 이내에 분해됩니다. 이는 기존의 기상 분석 방법 이 너무 느리기 때문에 이를 식별하는 것이 정말 어려운 문제입니다."라고 설명합니다. ) 스위스 광원 SLS의 빔라인으로, 정교한 분석 기술을 통해 연구원들이 반응이 일어났을 때 연구할 수 있었습니다. VUV 빔라인에서 광이온 광전자 일치(PEPICO) 분광법은 최근 촉매 반응의 강력한 분석 도구로 확립되었습니다.
그것은 두 가지 다른 분석 기술인 광전자 분광법 과 질량 분광법을 결합 하여 기체 상 반응 중간체에 대한 자세한 정보를 제공하고 이성질체를 구별할 수도 있습니다. "우리는 두 가지 다른 유형의 정보를 동시에 수집하기 때문에 최대 100개의 반응 중간체 및 생성물을 포함하는 혼합물에서도 이러한 일시적인 종을 신속하게 식별할 수 있습니다. 이는 기존 방법으로는 불가능했던 전례 없는 통찰력을 제공합니다." 말한다. 밝혀진 반응 경로 분광학을 통해 연구자들은 수많은 중간 생성물을 감지함으로써 탄소-탄소 결합이 어떻게 형성되고 탄화수소 사슬이 성장하는지 밝힐 수 있었습니다.
메탄올에서 탄화수소로, 메틸 클로라이드에서 탄화수소로의 두 공정에서 연구자들은 서로 다른 반응 중간체가 발생하는 것을 관찰했습니다. 이것으로부터 그들은 두 가지 반응에 존재하는 메틸 라디칼에 의해 유도되는 두 가지 반응 경로와 메탄올에서 탄화수소 반응으로만 발생하는 케텐이라고 불리는 산소화된 화학종에 의해 유도되는 두 가지 반응 경로를 확인할 수 있었습니다. 연구원들은 또한 반응의 흥미로운 특징을 이해할 수 있었습니다. 며칠 후 촉매가 비활성화되고 반응이 중단되었습니다. 이는 원치 않는 부산물인 코크스가 축적되었기 때문입니다. 코크스는 반응 중에 침전된 큰 방향족 탄화수소로 만들어졌습니다.
-또 다른 분광 기술인 전자 상자성 공명 분광법의 도움으로 연구자들은 탄화수소 생산에 대한 염화 메틸이 메탄올에서 생산하는 것보다 코크스가 형성되기 훨씬 더 쉽다는 것을 발견했습니다. 반응 경로에 대한 지식으로 무장하여 이러한 차이의 이유는 다음과 같습니다. "메탄올에서 탄화수소로의 경로는 두 가지 반응 경로를 따라 진행되는 반면 염화 메틸에서 탄화수소로의 경로는 반응성이 더 높은 메틸 라디칼 경로만 선택할 수 있습니다. ETH Zürich의 팀이 전자 상자성 공명 분광학 연구를 수행한 Gunnar Jeschke는 설명합니다. 프로세스 최적화 메커니즘 이해 이 연구에서 얻은 통찰력은 지속 가능한 방식으로 액체 연료의 미래 개발에 필수적입니다. 여기에는 산소 구동 경로를 향상시켜 코크스 형성을 억제하는 방법을 찾는 것이 포함될 수 있습니다. "우리는 이제 메탄올에서 탄화수소로 또는 메틸 클로라이드에서 탄화수소로의 반응 메커니즘에 대해 더 깊이 이해했으며 이러한 지식을 통해 산업 공정을 보다 효율적으로 만들기 위한 목표 방식으로 산업 공정을 최적화할 수 있습니다"라고 Hemberger가 덧붙입니다.
추가 탐색 연구원들은 산화물-제올라이트 이중 기능 촉매에 대한 합성 가스 전환에서 산소 기반 경로를 밝힙니다. 추가 정보: Alessia Cesarini et al, Elucidation of radical-andoxygenate-driven pathways in zeolite-catalysed conversion of 메탄올 및 methyl chloride to 탄화수소, Nature Catalysis (2022). DOI: 10.1038/s41929-022-00808-0 저널 정보: Nature Catalysis Paul Scherrer Institute 제공
https://phys.org/news/2022-06-reaction-insights-sustainable-liquid-fuels.html
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메모 2206280354 나의사고실험 oms 스토리텔링
매일 소개되는 과학뉴스는 나에게 지속가능한 반응 통찰력을 갖게한다. 거대한 클러스터 샘플링에 반응하여 다양한 아이디어와 경로가 만들어지고 있다. 진리의 답을 찾는데는 많은 경로가 필요로 하기도 하지만 통찰력이 제시하는 역발상(전체에서 부분으로 향하는) 지름길도 있다. 허허.
-With the help of another spectroscopic technique, electron paramagnetic resonance spectroscopy, the researchers found that methyl chloride for hydrocarbon production is much more prone to coke formation than from methanol. Armed with knowledge of the reaction pathways, the reasons for these differences are:
"The methanol to hydrocarbon pathway follows two reaction pathways, whereas the methyl chloride to hydrocarbon pathway can only choose the more reactive methyl radical pathway. ETH Zürich's team performed electron paramagnetic resonance spectroscopy studies. Gunnar Jeschke explains: Understanding Process Optimization Mechanisms The insights gained from this study are essential for the future development of liquid fuels in a sustainable way.
This could include finding ways to inhibit coke formation by enhancing the oxygen-driven pathway. "We now have a deeper understanding of the reaction mechanisms of methanol to hydrocarbons or methyl chloride to hydrocarbons, and this knowledge allows us to optimize industrial processes in targeted ways to make them more efficient," Hemberger added. no see.
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Memo 2206280354 My Thought Experiment oms Storytelling
Daily scientific news gives me sustainable reaction insight. Various ideas and pathways are being created in response to massive cluster sampling. Finding the answer to the truth requires many paths, but there are also shortcuts to the reverse idea (from the whole to the part) that insight suggests. 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.qoms(standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms(standard)
p&pp=6n-1(+1)
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):
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