.NASA: Swarm of Tiny Swimming Robots Could Look for Alien Life on Distant Worlds
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.Researchers discover new leukemia-killing compounds
연구원들은 새로운 백혈병 죽이는 화합물을 발견했습니다
작성자: Jade Boyd, Rice University 2019년 키리엔코 라이스 대학교 연구실에서 나타샤 키리엔코(왼쪽)와 스베틀라나 파니나. 생명과학 부교수 키리엔코와 전 키리엔코 연구실에서 박사후 연구원이었던 파니나는 텍사스 대학교 MD 앤더슨 암 센터의 연구원들과 협력하여 잠재력을 연구했습니다. 백혈병에 강력한 원투 펀치를 전달하기 위해 다른 화학 요법과 짝을 이룰 수 있는 새로운 미토파지 유도 약물. 크레딧: Jeff Fitlow/Rice University JUNE 30, 2022
-라이스 대학과 텍사스 대학 MD 앤더슨 암 센터의 연구원들은 백혈병에 치명적인 원투 펀치를 전달하기 위해 다른 약물과 함께 작용하는 잠재적인 신약을 발견했습니다. 잠재적인 약물이 암 환자 에서 테스트되려면 아직 몇 년이 걸리지만, 최근에 백혈병 저널에 발표된 연구는 그 가능성과 발견으로 이어진 혁신적인 방법을 강조합니다. 이전 연구에서 Rice 생화학자 Natasha Kirienko와 MD Anderson 의사 과학자인 Marina Konopleva의 연구 그룹은 미토콘드리아를 표적으로 하는 몇 가지를 찾기 위해 약 45,000개의 소분자 화합물을 스크리닝했습니다.
새로운 연구에서 그들은 가장 유망한 화합물 중 8개를 선택했으며, 각각에 대해 5~30개의 밀접하게 관련된 유사체를 식별하고 각 유사체가 개별적으로 또는 조합하여 투여했을 때 백혈병 세포 에 얼마나 독성이 있는지 체계적으로 결정하기 위해 수만 번의 테스트를 수행했습니다 . 독소루비신과 같은 기존 화학 요법 약물과 함께. "가장 큰 도전 중 하나는 암세포와 건강한 세포 모두에 대한 테스트를 위한 최적의 조건과 용량을 설정하는 것이었습니다 ."라고 라이스에서 박사후 과정 연구를 수행한 텍사스 대학교 오스틴 연구원인 스베틀라나 파니나(Svetlana Panina)가 말했습니다.
"이전에 발표된 세포독성 분석의 결과는 도움이 되었지만 이러한 저분자 화합물에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 이들 중 어느 것도 다른 연구에서 완전히 설명되지 않았으며 우리는 기본적으로 얼마나 사용할지 결정하기 위해 처음부터 시작해야 했습니다. 세포에서 하는 일, 모든 것. 모든 용량과 치료 조건은 여러 예비 실험을 통해 조정되어야 했습니다." 이전 연구에서 Kirienko의 연구실은 미토콘드리아라고 불리는 세포 내부의 에너지 생산 기계를 표적으로 하는 8가지 화합물을 보여주었습니다.
-수십에서 수천 개의 미토콘드리아가 모든 살아있는 세포에서 1분마다 작동하며 모든 기계와 마찬가지로 사용하면서 마모됩니다. 8가지 화합물은 미토파지를 유도하며, 일상적인 세포가 전성기를 지난 미토콘드리아를 해체하고 재활용하는 데 사용합니다. 극도의 스트레스를 받는 동안 세포는 일시적으로 미토파지를 중단하여 비상 에너지 부스트를 얻을 수 있습니다. 암은 병리학적 성장을 촉진하기 위해 이러한 종류의 프로그램을 가로채기로 악명이 높습니다.
예를 들어, 이전 연구에서는 백혈병 세포가 건강한 세포보다 훨씬 더 손상된 미토콘드리아를 갖고 있으며 건강한 세포보다 미토콘드리아 손상에 더 민감한 것으로 나타났습니다. Kirienko와 Konopleva는 미토파지 유도 약물이 백혈병 세포를 약화시키고 화학 요법에 더 취약하게 만들 수 있다고 추론했습니다. 새로운 연구의 교신 저자인 Kirienko는 "우리는 그들이 미토파지를 활성화하면 백혈병 세포에 특히 독성이 있을 수 있다고 가정했습니다."라고 말했습니다. "그리고 실제로 우리는 8가지 소분자 화합물 중 6가지가 백혈병 세포에 치명적이라는 것을 발견했습니다. 그런 다음 우리는 그것들을 더 깊이 연구하기를 원했습니다. 그래서 우리는 밀접하게 관련된 분자를 살펴보고 조합을 살펴보았습니다." 두 가지 이상의 약물을 함께 투여하는 경우 연구자는 개별적으로 투여하고 각 요법의 효과를 비교할 수도 있습니다. Kirienko는 "약물 간의 상호 작용을 정량화하는 시너지 계수라는 숫자가 있습니다."라고 말했습니다. "계수가 음수이면 약물은 길항제이며 서로 작용합니다. 0은 효과가 없음을 의미하고 양수는 긍정적인 상호 작용을 나타냅니다. 10 이상이면 시너지 효과가 있는 것으로 간주됩니다." 예를 들어, 현재 백혈병에 처방되는 약물 조합인 독소루비신과 시타라빈의 시너지 계수는 13이라고 Kirienko는 말했습니다. 팀의 실험은 몇몇 미토파지 유도 화합물이 독소루비신과 훨씬 더 시너지 효과가 있음을 보여주었습니다.
-가장 시너지 효과가 좋았던 화합물은 PS127B라는 화합물로 계수가 29였습니다. Kirienko는 "시너지 효과의 요점은 단일 약물이 죽이지 않는 농도 또는 용량이 있다는 것입니다."라고 말했습니다. "건강한 세포나 암세포는 사멸되지 않습니다. 그러나 동일한 농도를 조합하여 투여하면 상당한 양의 암세포를 죽일 수 있지만 여전히 건강한 세포에는 영향을 미치지 않습니다." 팀 은 가장 일반적으로 진단되는 질병 형태인 급성 골수성 백혈병 (AML) 세포에 대한 미토파지 유도 화합물 및 조합의 독성을 테스트하는 것으로 시작했습니다. 그런 다음 그들은 다른 형태의 백혈병에 대해 6가지 가장 효과적인 AML 죽이는 화합물을 테스트했으며 5가지가 급성 림프구성 백혈병(ALL) 세포와 만성 골수성 백혈병(CML) 세포를 죽이는 데에도 효과적이라는 것을 발견했습니다.
대조군 연구에서는 모든 미토파지 유도 약물이 건강한 세포에 훨씬 덜 해를 끼치는 것으로 나타났습니다. 최종 실험에서 연구원들은 환자 유래 이종이식(PDX) 모델이라는 최첨단 기술을 사용하여 가장 효과적인 미토콘드리아 표적 화합물 중 하나인 PS127E를 테스트했습니다. "마우스 임상 시험"이라고도 하는 PDX에서는 백혈병 환자 의 암세포를 마우스에 이식합니다. 일단 세포가 성장하면 마우스를 약물 또는 약물 조합에 노출시켜 치료 효과를 세포보다 가깝게 테스트합니다. 한 화합물인 PS127E에 대한 PDX 테스트는 마우스에서 AML 세포를 죽이는 데 효과적임을 보여주었습니다.
Kirienko는 "매우 유망하지만 클리닉에서 사용할 수 있는 새로운 치료법을 사용하려면 아직 멀었습니다."라고 말했습니다. "우리는 아직 발견할 것이 많습니다. 예를 들어, 약물이 세포에서 어떻게 작용하는지 더 잘 이해할 필요가 있습니다. 우리는 우리가 생각하는 최선의 용량을 개선해야 하며 아마도 가장 중요한 것은 다양한 AML 암입니다. AML에는 많은 변이가 있으므로 우리는 어떤 환자가 이 치료의 혜택을 받을 가능성이 가장 높고 어떤 환자가 그렇지 않은지 알아야 합니다. 몇 년이 걸릴 수 있는 해당 작업을 완료한 후에야 인간에 대한 테스트를 시작하기 위해."
추가 탐색 백혈병 세포에 독성이 있는 칵테일 추가 정보: Svetlana B. Panina et al, 새로운 미토콘드리아 표적 화합물은 인간 백혈병 세포를 선택적으로 죽입니다, Leukemia (2022). DOI: 10.1038/s41375-022-01614-0 저널 정보: 백혈병 라이스대학교 제공
https://medicalxpress.com/news/2022-06-leukemia-killing-compounds.html
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메모 2207010636 나의 사고실험 oms 스토리텔링
완성된 퍼즐은 임의로 조각내어 조각낸 기억만 잊지 않으면 재조립이 무제한 가능하다. 그러나 자연수의 소인수 분해처럼 소수를 알아야 분해가 가능한 경우도 있고 소수를 역으로 조합하여 임의 합성수를 얻기도 한다. 이처럼 단위을 알면 정확한 학문적 매카니즘을 체계화 시킬 수 있지만 임의 분해하여 재조립하는 게 엉터리는 아니다. 훌륭한 방법이며 간단명료한 방식으로 자연계가 진화하는 큰 역할을 했고 예술과 문화가 광폭적으로 다양할 수 있는 자유로운 길을 제시했다. 그것이 비학문적이라 매도될 사안이 아니다.
기억(메모리 저장기술)에 의존하기만 하면 완성된 퍼즐은 무제한의 분해과정과 재결합'이 순간에서 영원까지 가능한 훌륭한 범용 매카니즘이다.
그러나 인류가 지식적으로 이해하려는 과학적 방식은 반드시 단위가 존재해야 한다. 소수, 원자, 쿼크, 광자, 길이단위, 질량단위, 우주상수, 아인쉬타인 공식 등등이 있어야 한다.
백혈병 치료제를 완벽하게 찾으려면, 45,00억 개의 소분자 화합물의스크리닝이 필요할 수 있다. 이는 샘플a.oms로 샘플c.oss의 순환 베이스를 찾는 복잡함의 극한 상황인 불가능한 지경까지 내몰린다. 허허. 그래서 불가능해 보이는 과학적인 방법보다 완성된 퍼즐을 분해하여 면밀히 자연계를 간단히 모방하는 기술이 더 학문적으로 효율적일 수 있다. 허허.
Sample a.oms (standard)
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000ac0 f00bde
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zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
-Researchers from Rice University and the MD Anderson Cancer Center at the University of Texas have discovered a potential new drug that works in conjunction with other drugs to deliver a lethal, one-two punch to leukemia. Although potential drugs are still several years away from being tested in cancer patients, a study recently published in the Journal of Leukemia highlights the promise and the innovative methods that led to its discovery. In a previous study, Rice biochemist Natasha Kirienko and MD Anderson pseudoscientist Marina Konopleva's research group screened about 45,000 small molecule compounds to find a few that target mitochondria.
-Dozens to thousands of mitochondria are activated every minute in every living cell and, like all machines, wear out with use. Eight compounds induce mitophagy, which everyday cells use to dismantle and recycle mitochondria past their prime. During extreme stress, cells can temporarily stop mitophagy to obtain an emergency energy boost. Cancer is notorious for intercepting these kinds of programs to promote pathological growth.
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memo 2207010636 my thought experiment oms storytelling
Completed puzzles can be reassembled indefinitely as long as you remember to cut them into pieces at will. However, like the prime factorization of natural numbers, decomposition is possible only when prime numbers are known, and in some cases, an arbitrary composite number is obtained by combining prime numbers in reverse. If you know the units like this, you can systematize the exact academic mechanism, but it is not foolish to disassemble and reassemble arbitrarily. In a wonderful way and in a succinct way, it has played a major role in the evolution of the natural world and has provided a free way for the wide variety of art and culture. It is not a matter to be sold because it is unscientific.
Relying only on memory (memory storage technology), the completed puzzle is an excellent general-purpose mechanism that allows unlimited disassembly and recombination' from moment to eternity.
However, the scientific method that mankind wants to understand intellectually must have units. There should be prime numbers, atoms, quarks, photons, units of length, units of mass, cosmological constants, Einstein's formula, etc.
To fully find a treatment for leukemia, screening of 450 billion small molecule compounds may be necessary. This drives us to the point of impossibility, the extreme of complexity of finding the circular base of sample c.oss with sample a.oms. haha. Therefore, it may be more academically efficient to simply mimic the natural world by disassembling the completed puzzle than by scientific methods that seem impossible. haha.
Sample a.oms (standard)
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.NASA: Swarm of Tiny Swimming Robots Could Look for Alien Life on Distant Worlds
NASA: 작은 수영 로봇 떼가 먼 세계에서 외계 생명체를 찾을 수 있음
주제:우주생물학JPL나사로봇 공학 2022년 6월 29일 NASA 제트 추진 연구소 작성 NASA 프로브 Cryobot 개념
작물 NASA의 제안에 따르면, 작은 수영 로봇 떼가 목성의 위성인 유로파나 토성의 위성인 엔셀라두스와 같은 다른 세계에서 외계 생명체를 찾을 수 있다고 합니다. NASA 의 제트 추진 연구소는 잠재적인 행성 임무가 지하 바다에서 흥미로운 단서를 쫓을 수 있는 흥미로운 개념을 개발하고 있습니다. 언젠가는 휴대폰 크기의 작은 로봇 떼가 목성 의 위성 유로파나 토성 의 위성 엔셀라두스 의 수 마일 두께의 얼음 껍질 아래 물을 헤치며 외계 생명체의 증거를 찾을 수 있을 것입니다.
얼어붙은 지각을 관통할 좁은 얼음 녹는 탐사선 안에 포장된 이 작은 로봇은 수중에서 풀려나면서 모선에서 멀리 떨어진 곳에서 수영하여 매혹적인 신세계를 탐험하게 됩니다. 이것이 바로 남부 캘리포니아에 있는 NASA 제트 추진 연구소의 로봇 공학 엔지니어 Ethan Schaler의 비전입니다. Ethan Schaler의 Sensing With Independent Micro-Swimmers(SWIM) 개념은 최근 NASA Innovative Advanced Concepts(NIAC) 프로그램의 2단계 자금 지원 으로 60만 달러를 받았습니다.
타당성 및 설계 옵션을 연구하기 위해 1단계 NIAC 자금 으로 125,000달러를 2021년에 수상한 이 자금 을 통해 그와 그의 팀은 향후 2년 동안 3D 인쇄 프로토타입을 생산하고 테스트할 수 있습니다.
NASA 수영, 지하 바다 탐험 여기에 설명된 SWIM(Sensing With Independent Micro-Swimmers) 개념에서 수십 대의 소형 로봇이 멀리 떨어진 달의 얼음 껍질을 통해 냉동 로봇(왼쪽에 표시됨)을 통해 아래 바다로 내려갑니다. 이 프로젝트는 NASA Innovative Advanced Concepts 프로그램에서 자금 지원을 받았습니다. 크레딧: NASA/JPL-Caltech
주요 혁신은 Schaler의 미니 수영이 행성 해양 탐사 로봇에 대한 다른 개념 보다 훨씬 작아서 많은 것을 얼음 탐사선에 컴팩트하게 실을 수 있다는 것입니다. 그것들은 탐사선의 과학적 범위에 추가되고 먼 바다를 품고 있는 천체에 대한 잠재적인 거주 가능성을 평가하는 동안 생명체의 징후를 감지할 가능성을 높일 수 있습니다. "내 생각은 소형 로봇을 어디에서 태양계를 탐험하기 위해 흥미롭고 새로운 방식으로 적용할 수 있을까요?" 샬러가 말했다. "작은 수영 로봇 떼를 사용하여 훨씬 더 많은 양의 해수를 탐색하고 여러 로봇이 동일한 영역에서 데이터를 수집하도록 하여 측정을 개선할 수 있습니다."
NASA 수영, 지하 바다 탐험 이것은 개념과 그 구성요소를 나타내는 주석을 제외하고는 위의 그림과 동일합니다. 크레딧: NASA/JPL-Caltech
아직 NASA 임무의 일부가 아닌 초기 단계의 SWIM 개념은 길이가 약 5인치(12센티미터)이고 부피가 약 3~5입방인치(60~75입방센티미터)인 쐐기 모양의 로봇을 상상합니다. 그 중 약 40개는 직경 10인치(25센티미터)의 냉동 로봇의 4인치(10센티미터) 섹션에 들어갈 수 있으며 과학 탑재량의 약 15%만 차지합니다. 그것은 얼음을 통한 긴 여행 동안 데이터를 수집하고 바다에서 고정된 측정을 제공할 수 있는 더 강력하지만 덜 이동하는 과학 장비를 위한 충분한 여지를 남길 것입니다. 2024년 발사 예정인 유로파 클리퍼 ( Europa Clipper ) 임무는 2030년 목성의 위성에 도착할 때 여러 장비를 사용하여 여러 번 비행하는 동안 상세한 과학을 수집하기 시작할 것입니다. NASA의 SESAME (Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa ) 프로그램과 다른 NASA 기술 개발 프로그램을 통해 개발되었습니다.
NASA 프로브 Cryobot 개념 이 그림은 PRIME(Icy Moons Exploration)을 위한 방사성 동위원소를 사용하는 프로브라는 NASA의 극저온 로봇 개념을 보여줍니다. 크레딧: NASA/JPL-Caltech
더 나은 함께 SWIM 개념이 야심 찬 개념인 만큼 그 의도는 과학을 향상시키면서 위험을 줄이는 것입니다. 크라이오봇은 통신 테더를 통해 지상 착륙선에 연결되며, 지상 착륙선은 다시 지상의 임무 컨트롤러와 접촉하게 됩니다. 대형 추진 시스템을 포함하는 제한된 공간과 함께 묶여 있는 접근 방식은 냉동 로봇이 얼음과 바다가 만나는 지점을 훨씬 넘어서는 모험을 하지 못할 가능성이 있음을 의미합니다. “바다에 들어가는 데 오랜 시간이 걸렸지만 잘못된 장소에서 얼음 껍질을 통해 온다면 어떻게 될까요?
-그곳에 생명체의 흔적이 있지만 당신이 바다에 들어간 곳이 아니라면?” Europa Clipper에서도 일하고 있는 JPL 의 SWIM 팀 과학자 Samuel Howell은 말했습니다 . "이러한 로봇 떼를 우리와 함께 가져옴으로써 우리는 단일 냉동 로봇이 허용하는 것보다 훨씬 더 많은 환경을 탐색하기 위해 '저쪽'을 볼 수 있을 것입니다." Howell은 이 개념을 NASA의 Ingenuity Mars Helicopter ( 붉은 행성에 대한 기관의 Perseverance 로버 의 공중 동반자 )와 비교했습니다. 그는 "헬기는 로버의 도달 범위를 확장하고 로버가 환경을 탐색하는 방법을 이해하는 데 도움이 되는 컨텍스트로 전송되는 이미지를 제공 합니다."라고 말했습니다. “헬리콥터 한 대 대신에 여러 대가 있다면 주변 환경에 대해 더 많이 알게 될 것입니다. 그것이 SWIM의 이면에 있는 아이디어입니다.”
SWIM은 또한 프로브가 얼음을 통해 아래로 경로를 녹이는 데 의존할 극저온 로봇의 타오르는 뜨거운 핵 배터리에서 데이터를 수집할 수 있도록 합니다. 일단 바다에 들어가면 배터리의 열이 열 거품을 일으켜 위의 얼음을 천천히 녹이고 잠재적으로 물의 화학적 성질을 바꿀 수 있는 반응을 일으킬 수 있다고 Schaler는 말했습니다. 또한, SWIM 로봇은 물고기나 새에서 영감을 받은 행동으로 함께 "집합"할 수 있으므로 중복 측정을 통해 데이터의 오류를 줄일 수 있습니다. 해당 그룹 데이터는 온도 또는 염도와 같은 그라디언트도 표시할 수 있습니다. 예를 들어, 떼의 집합적 센서에서 증가하고 감지하는 신호의 소스를 가리킵니다. “에너지 구배나 화학적 구배가 있으면 생명이 생겨나기 시작할 수 있습니다. 이를 감지하려면 저온로봇에서 업스트림으로 올라가야 합니다.”라고 Schaler가 말했습니다. 각 로봇에는 온도, 염도, 산도 및 압력에 대한 간단한 센서와 함께 자체 추진 시스템, 온보드 컴퓨터 및 초음파 통신 시스템이 있습니다.
생명의 징후인 바이오마커를 모니터링하기 위한 화학 센서는 Schaler의 2상 연구의 일부가 될 것입니다. NIAC에 대한 추가 정보 NIAC 는 NASA의 Space Technology Mission Directorate에서 자금을 지원하며, 이 부서는 기관에서 필요로 하는 새로운 교차 기술 및 기능 개발을 담당합니다. 이 프로그램은 미래의 항공 및 우주 임무를 지원할 수 있는 기술을 평가하기 위한 초기 단계 연구에 자금을 지원하여 탐사를 촉진합니다. 영향력 있는 아이디어를 가진 미국 정부, 산업계 및 학계의 연구원이 제안서를 제출할 수 있습니다.
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메모 2206301022 나의 사고실험 oms 스토리텔링
군집로봇은 다양한 정보를 광범위하게 수행할 수 있다.
.New single-mode semiconductor laser delivers power with scalability
확장성과 함께 강력한 성능을 제공하는 새로운 단일 모드 반도체 레이저
캘리포니아 대학교 - 버클리 펌프 빔(파란색)과 레이저 빔(빨간색)을 보여주는 Berkeley 표면 발광 레이저(BerkSEL)의 개략도. 반도체 멤브레인의 독창적인 디자인은 모든 단위 셀(또는 공진기)을 위상이 동기화하여 모두 레이저 모드에 참여하도록 합니다. 크레딧: Boubacar Kanté 그룹 Berkeley JUNE 29, 2022
엔지니어들은 광학 분야에서 달성하기 어려운 새로운 유형의 반도체 레이저를 개발했습니다. 즉, 단일 모드의 방출광을 유지하면서 크기와 전력을 확장할 수 있는 능력을 유지하는 능력입니다. 이는 크기가 일관성을 희생하여 올 필요가 없다는 것을 의미하는 성과로, 레이저가 더 강력하고 많은 응용 분야에서 더 먼 거리를 커버할 수 있습니다. UC 버클리의 전기 공학 및 컴퓨터 과학부(EECS) 부교수인 Boubacar Kanté와 로렌스 버클리 국립 연구소(Berkeley Lab) 재료 과학부의 교수 과학자가 이끄는 연구팀은 반도체 막이 천공된다는 것을 보여주었습니다. 균일한 간격과 크기의 구멍이 있어 완벽한 확장 가능한 레이저 캐비티 역할을 합니다. 그들은 레이저가 공동의 크기에 관계없이 일관된 단일 파장을 방출한다는 것을 보여주었습니다. 연구원들은 6월 29일 수요일 네이처 저널에 발표된 연구에서 버클리 표면 발광 레이저(Berkeley Surface Emitting Lasers, BerkSELs)라고 명명된 그들의 발명을 설명했습니다 .
Kanté는 "단일 모드 레이저의 크기와 출력을 모두 증가시키는 것은 1960년에 첫 번째 레이저가 만들어진 이후 광학 분야에서 도전 과제였습니다."라고 말했습니다. "60년 후, 우리는 레이저에서 이러한 두 가지 특성을 모두 달성할 수 있음을 보여주었습니다. 저는 이것이 우리 그룹이 지금까지 발표한 가장 중요한 논문이라고 생각합니다." 수술 도구에서 바코드 스캐너, 정밀 에칭에 이르기까지 레이저의 발명으로 시작된 광범위한 응용 분야에도 불구하고 광학 분야의 연구자들이 싸워야 하는 지속적인 한계가 있었습니다. 레이저의 정의 특성인 간섭성 단일 파장 지향성 광은 레이저 공동의 크기가 증가함에 따라 분해되기 시작합니다. 표준 해결 방법은 도파관과 같은 외부 메커니즘을 사용하여 빔을 증폭하는 것입니다. "레이저 빛을 증폭하기 위해 다른 매체를 사용하는 것은 많은 공간을 차지합니다"라고 Kanté는 말했습니다.
"외부 증폭의 필요성을 제거함으로써 우리는 레이저에 의존하는 컴퓨터 칩 및 기타 구성 요소의 크기를 줄이고 효율성을 높일 수 있습니다."
"Dirac 콘"을 보여주는 개략도. Dirac 점 특이점의 결과로 전체 반도체 캐비티에서 동시에 빛이 방출됩니다. 크레딧: Boubacar Kanté 그룹
이 연구의 결과는 특히 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)와 관련이 있습니다. 이 레이저 는 칩에서 수직으로 레이저 광 을 방출합니다. 이러한 레이저는 광섬유 통신, 컴퓨터 마우스, 레이저 프린터 및 생체 인식 시스템을 포함한 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다. VCSEL은 일반적으로 폭이 수 마이크론 정도로 작습니다. 그들의 힘을 높이는 데 사용되는 현재 전략은 수백 개의 개별 VCSEL을 함께 클러스터링하는 것입니다.
레이저는 독립적이기 때문에 위상과 파장이 다르므로 전력이 일관성 있게 결합되지 않습니다. "이것은 안면 인식과 같은 응용 프로그램에서는 허용될 수 있지만 통신이나 수술과 같이 정밀도가 중요한 경우에는 허용되지 않습니다."라고 EECS Ph.D.인 Rushin Contractor가 말했습니다. 학생. Kanté는 BerkSEL의 단일 모드 레이징이 가능하게 하는 추가 효율성과 전력을 정체된 버스를 움직이게 하는 군중에 비교합니다. 다중 모드 레이저는 사람들이 서로 다른 방향으로 밀어붙이는 것과 유사하다고 그는 말했습니다. 덜 효과적일 뿐만 아니라 사람들이 반대 방향으로 밀고 있는 경우 역효과를 낼 수도 있습니다.
BerkSEL의 단일 모드 레이저는 같은 방향으로 버스를 밀고 있는 군중의 각 사람과 비슷합니다. 이것은 군중의 일부만이 버스를 밀어내는 데 기여하는 기존 레이저에서 수행되는 것보다 훨씬 더 효율적입니다. 연구에 따르면 BerkSEL 설계는 광섬유 및 광섬유에 일반적으로 사용되는 반도체인 인듐 갈륨 비소 인화물의 200나노미터 두께 층인 멤브레인의 구멍을 통과하는 빛의 물리학 때문에 단일 모드 발광을 가능하게 했습니다. 통신 기술. 리소그래피를 사용하여 에칭된 구멍은 고정된 크기, 모양 및 거리를 유지해야 했습니다. 연구진은 멤브레인의 주기적인 구멍이 에너지의 선형 분산에 기반한 2차원 물질의 위상적 특징인 Dirac 포인트가 되었다고 설명했습니다.
양자역학 과 양자전기 역학 에 대한 초기 공헌으로 유명한 영국의 물리학자이자 노벨상 수상자인 Paul Dirac의 이름을 따서 명명되었습니다 . Berkeley 표면 발광 레이저(BerkSEL)의 주사 전자 현미경 사진의 평면도. 육각형 격자 광결정(PhC)은 전자기 공동을 형성합니다. 크레딧: Boubacar Kanté 그룹 연구자들은 한 지점에서 다른 지점으로 전파되는 빛의 위상은 굴절률에 이동 거리를 곱한 것과 같다고 지적합니다. 굴절률 이 Dirac 지점에서 0 이기 때문에 반도체의 다른 부분에서 방출되는 빛은 정확히 위상이 동일하므로 광학적으로 동일합니다.
공동 주저자인 EECS 박사후 연구원인 Walid Redjem은 "우리 연구의 멤브레인에는 약 3000개의 구멍이 있었지만 이론적으로 100만 또는 10억 개의 구멍이 있을 수 있으며 결과는 동일했을 것"이라고 말했습니다. 연구원 들은 BerkSEL 장치에 에너지를 광학적으로 펌핑하고 제공하기 위해 고에너지 펄스 레이저 를 사용했습니다. 그들은 근적외선 분광법에 최적화된 공초점 현미경 을 사용하여 각 조리개의 방출을 측정했습니다 . 본 연구에서 사용된 반도체 재료와 구조의 치수는 통신 파장에서 레이저가 가능하도록 선택되었다. 저자는 BerkSEL이 구멍 크기 및 반도체 재료와 같은 설계 사양을 조정하여 다른 대상 파장을 방출할 수 있다고 언급했습니다. 다른 연구 저자로는 박사 학위를 취득한 공동 제1저자인 노완우가 있습니다. 2022년 5월 EECS 학위; 버클리 연구소의 Wayesh Qarony, Scott Dhuey 및 Adam Schwartzberg; 그리고 Emma Martin, Ph.D. EECS 학생.
추가 탐색 과학자들이 토폴로지 캐비티 표면 방출 레이저를 발명하다 추가 정보: 개방형 Dirac 특이점을 통한 확장 가능한 단일 모드 표면 방출 레이저, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05021-4 저널 정보: 네이처 캘리포니아 대학교 버클리 제공
https://phys.org/news/2022-06-single-mode-semiconductor-laser-power-scalability.html
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