.A Flash of Genius: Taming Electrons With Laser Precision for 1,000,000x Faster Electronics
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.A Flash of Genius: Taming Electrons With Laser Precision for 1,000,000x Faster Electronics
천재의 섬광: 1,000,000배 더 빠른 전자 장치를 위한 레이저 정밀도로 전자 길들이기
주제:전자포토닉스광자인기 있는양자 역학 Friedrich -ALEXANDER-UNIVERSITY ERLANGEN-NUREMBERG(FAU) 작성 2023년 4월 26일 가벼운 소리 음악 웨이브 개념
-FAU, Rostock 대학 및 Konstanz 대학의 연구원들은 강도와 주파수가 다른 두 개의 레이저 필드를 중첩하여 금속에서 전자 방출을 정밀하게 제어했습니다. 이 획기적인 발견은 새로운 양자 역학적 통찰력으로 이어지고 현재 기술보다 백만 배 더 빠른 전자 회로를 가능하게 할 수 있습니다. 물리학자들은 아토초 범위의 금속에서 방출되는 전자를 측정하고 제어합니다. 강도와 주파수가 다른 두 개의 레이저 필드를 중첩하여 금속의 전자 방출을 몇 아토초까지 정확하게 측정하고 제어할 수 있습니다.
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg(FAU), Rostock 대학 및 Konstanz 대학의 물리학자들은 이것이 사실임을 보여주었습니다. 이 발견은 새로운 양자 역학 통찰력으로 이어지고 오늘날보다 백만 배 더 빠른 전자 회로를 가능하게 할 수 있습니다. 빛은 금속 표면에서 전자를 방출할 수 있습니다. 이 관찰은 이미 19세기 전반에 Alexandre Edmond Becquerel에 의해 이루어졌으며 나중에 Heinrich Hertz와 Wilhelm Hallwachs에 의해 다양한 실험에서 확인되었습니다. 광전 효과는 광파 이론과 조화될 수 없었기 때문에 알버트 아인슈타인은 빛이 파동뿐만 아니라 입자로도 구성되어야 한다는 결론에 도달했습니다. 그는 양자역학의 토대를 마련했습니다.
강력한 레이저 빛으로 전자가 터널링 가능 레이저 기술의 발달로 광전효과에 대한 연구가 새로운 동력을 얻고 있다. "오늘날 우리는 다양한 스펙트럼 색상으로 매우 강력하고 매우 짧은 레이저 펄스를 생성할 수 있습니다. "이것은 우리가 금속의 전자 방출 기간과 강도를 더 정확하게 포착하고 제어하도록 영감을 주었습니다 . " 지금까지 과학자들은 가스에서 레이저 유도 전자 역학을 정확히 몇 아토초의 정확도로 결정할 수 있었습니다.
양자 역학 및 방출 시간 창은 아직 고체에서 측정되지 않았습니다. 이것이 바로 FAU, 로스토크 대학, 콘스탄츠 대학 의 연구원들이 이제 처음으로 성공했습니다. 그들은 이를 위해 특별한 전략을 사용했습니다. 뾰족한 텅스텐 팁에서 전자를 방출하는 강력한 레이저 펄스 대신 주파수가 두 배인 두 번째 약한 레이저를 사용했습니다. "원칙적으로 매우 강한 레이저 빛을 사용하면 개별 광자가 더 이상 전자 방출에 책임이 없고 오히려 레이저의 전기장에 책임이 있다는 것을 알아야 합니다."라고 Peter의 연구원인 Philip Dienstbier 박사는 설명합니다.
Hommelhoff의 의장이자 연구의 주요 저자. "그 다음 전자는 금속 인터페이스를 통해 진공으로 터널링합니다." 의도적으로 두 개의 광파를 중첩함으로써 물리학자들은 레이저 필드의 모양과 강도를 제어할 수 있으며 따라서 전자 방출도 제어할 수 있습니다. 백만 배 빠른 회로 실험에서 연구원들은 전자 흐름의 지속 시간을 30 아토초(10억분의 30억분의 1초)로 결정할 수 있었습니다. 방출 시간 창의 초정밀 제한은 기본 및 응용 관련 연구를 동등하게 발전시킬 수 있습니다.
-"2개의 레이저 펄스의 위상 이동을 통해 우리는 터널 프로세스와 레이저 필드에서 전자의 후속 이동에 대한 더 깊은 통찰력을 얻을 수 있습니다."라고 Philip Dienstbier는 말합니다. "이를 통해 고체 본체의 방출과 사용된 라이트 필드 모두에 대한 새로운 양자 역학적 통찰력을 얻을 수 있습니다."
-가장 중요한 응용 분야는 명시야 구동 전자 장치입니다. 제안된 2색 방법을 사용하면 정확하게 정의된 전자 펄스 시퀀스와 전기 신호가 생성될 수 있는 방식으로 레이저 광을 변조할 수 있습니다. Dienstbier: "가까운 미래에 테스트 설정의 구성 요소(광원, 금속 팁, 전자 검출기)를 마이크로칩에 통합하는 것이 가능할 것입니다." 최대 페타헤르츠 범위의 대역폭을 가진 복잡한 회로를 생각할 수 있습니다. 현재 전자 장치보다 거의 백만 배 빠릅니다.
참조: Philip Dienstbier, Lennart Seiffert, Timo Paschen, Andreas Liehl, Alfred Leitenstorfer, Thomas Fennel 및 Peter Hommelhoff의 "터널링 전자", 2023년 4월 26일, Nature . DOI: 10.1038/s41586-023-05839-6
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메모 2304280632 나의 사고실험 oms 스토리텔링
나의 샘플링 qoms.unit에서는 2개 이상의 중첩성 레이저 펄스의 위상 이동 및 발생들이 샘플링 oms.unit 내부에 그 어디든지 가능하다. 허허. 이는 한쌍의 2개씩의 vix.양성자 생성과 smola.e 전자의 대량 방출을 나타낸다. 허허. 우주적으로 이미 자연계에서 초신성 폭발이나 블랙홀 제트에서 흔하게 발생되는 현상으로 보여진다. 허허.
-"The phase shift of the two laser pulses allows us to gain further insight into the tunnel process and the subsequent movement of electrons in the laser field," says Philip Dienstbier. "This allows us to gain new quantum mechanical insights into both the emission of solid bodies and the light fields used."
-The most important applications are brightfield drive electronics. The proposed two-color method allows laser light to be modulated in such a way that precisely defined sequences of electron pulses and electrical signals can be generated. Dienstbier: "In the near future it will be possible to integrate the components of the test setup (light source, metal tip, electron detector) into a microchip." You can think of complex circuits with bandwidths up to the petahertz range. Almost a million times faster than current electronic devices.
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memo 2304280632 my thought experiment oms storytelling
In my sampling qoms.unit, phase shifts and occurrences of two or more overlapping laser pulses are possible anywhere inside the sampling oms.unit. haha. This represents the generation of two vix.protons in pairs and the mass emission of smola.e electrons. haha. Cosmically, it is already seen as a common phenomenon in nature in supernova explosions or black hole jets. haha.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
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f000e0 b0dac0
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0deb00 ac000f
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a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
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0000001100
0000010010
0001100000
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0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
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0000000q000
000000000q0
Samplec.oss (standard)
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zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
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zxezybzyy
bddbcbdca
.A model system of topological superconductivity mediated by skyrmionic magnons
skyrmionic magnons에 의해 매개되는 위상 초전도 모델 시스템
잉그리드 파델리, Phys.org 중금속(HM) 위에 성장한 자기 단층(MML)은 스커미온 상태를 호스트할 수 있습니다. 스핀 변동은 일반 금속(NM)에서 위상 초전도성을 유도할 수 있습니다. 출처: Kristian Mæland 및 Asle Sudbø.APRIL 28, 2023
-토폴로지 초전도체는 소위 in-gap Majorana 상태의 출현을 포함하여 고유한 특성을 가진 초전도 재료입니다. 이러한 속박 상태는 큐비트 역할을 할 수 있으므로 특히 양자 컴퓨팅 기술의 생성에 유망한 토폴로지 초전도체가 됩니다.
일부 물리학자들은 최근 양자 스커미온 결정으로 알려진 원자 자기 쌍극자(스핀)의 소용돌이 구성과 초전도체를 통합하는 양자 시스템을 생성할 수 있는 가능성을 탐색하고 있습니다 . 이러한 노력의 대부분은 토폴로지 초전도성을 달성하기 위해 초전도체 사이에 양자 skyrmion 결정을 끼우는 것을 제안했습니다. 노르웨이 과학 기술 대학의 두 연구원인 Kristian Mæland와 Asle Sudbø는 최근 초전도 물질을 포함하지 않는 위상 초전도의 대체 모델 시스템을 제안했습니다.
Physical Review Letters 에 소개된 이 이론적 모델은 대신 중금속, 자기 절연체 및 일반 금속의 샌드위치 구조를 사용하며, 여기서 중금속은 자기 절연체에서 양자 스커미온 결정을 유도합니다. "우리는 오랫동안 저차원의 새로운 유형의 양자 스핀 시스템에 관심을 가져 왔으며 양자 스커미온 결정의 양자 스핀 변동이 정상적인 금속 상태에 영향을 미치고 특이한 유형의 초전도성을 유발할 수 있는 방법에 대한 질문을 조사했습니다. " Sudbø는 Phys.org에 말했습니다. "특히 우리에게 영감을 주고 우리가 구축해 온 이전 작업은 양자 스커미온 결정의 실현에 대한 Heinze 등의 실험 작업 과 양자 스커미온 결정에 대한 우리 자신의 두 논문입니다." 2011년에 발표된 논문 에서 Kiel 대학의 Stefan Heinze와 함부르크 대학의 그의 동료들은 스커미온 결정이 실제 물리적 시스템에서 실현될 수 있음을 보여주었습니다. 이 연구팀의 이전 작업에서 영감을 받아 Sudbø와 Mæland는 새로 제안된 토폴로지 초전도 모델 시스템의 기초 역할을 하는 일련의 예측을 만들었습니다.
자성 단분자층의 skyrmion 결정 바닥 상태의 삽화. 화살표는 면내 구성 요소를 나타내고 색상은 평면 구성 요소를 나타냅니다. 크레딧: Kristian Mæland 및 Asle Sudbø
-"우리는 이러한 시스템을 실험적으로 만들지는 않았지만 그러한 시스템을 만들고 그 속성을 연구하는 데 사용할 수 있는 재료를 제안하고 있습니다."라고 Sudbø는 말했습니다. "우리는 특히 스핀이 스커미온을 반복 패턴으로 형성하는 매우 특정한 스핀 시스템, 즉 스커미온 결정을 샌드위치하여 위상 초전도를 생성하는 새로운 방 법을 연구했습니다.
-위상 초전도를 생성하기 위한 이전 제안은 스커미온 결정을 초전도체로 샌드위치하는 것을 제안했습니다. 접근 방식은 샌드위치에 초전도체가 필요하지 않습니다." 그들이 제안한 모델 시스템을 실험적으로 실현하지는 못했지만 Sudbø와 Mæland는 일련의 계산을 통해 그 속성을 결정하려고 했습니다. 구체적으로, 그들은 시스템의 유도된 초전도 상태, 이른바 초전도 차수 매개변수의 속성을 계산했고, 그것이 사소하지 않은 토폴로지를 가지고 있음을 발견했습니다.
Sudbø는 "우리는 샌드위치에 선험적으로 초전도체를 갖지 않고 헤테로 구조에서 토폴로지 초전도성을 생성할 수 있는 모델 시스템을 만들 수 있었습니다."라고 말했습니다. "우리 시스템은 일반 금속과 자기 절연체의 샌드위치 구조이며, 이전 제안은 자기 절연체와 다른 초전도체의 샌드위치 구조를 포함했습니다." 미래에 새로운 연구는 실험 환경에서 이러한 연구자들이 제안한 모델 시스템을 실현하려고 시도할 수 있으며 양자 컴퓨팅 응용 프로그램에 대한 속성과 잠재력을 추가로 조사할 수 있습니다. 한편, Sudbø와 Mæland는 비전통적인 초전도성을 달성하기 위한 다른 가능한 경로를 이론적으로 탐색할 계획입니다. "일반적으로, 우리는 바닥 상태에서 벗어난 새로운 유형의 스핀 여기뿐만 아니라 특이하고 색다른 바닥 상태를 가진 자기 절연체를 포함하는 이종 구조에서 비 전통적인 초전도성과 토폴로지 초전도성 에 대한 경로를 추구할 것입니다."라고 Sudbø는 말했습니다.
추가 정보: Kristian Mæland 외, Skyrmionic Magnons가 매개하는 위상학적 초전도성, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.156002 저널 정보: Physical Review Letters © 2023 사이언스엑스네트워크
https://phys.org/news/2023-04-topological-superconductivity-skyrmionic-magnons.html
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메모 2304290629 나의 사고실험 oms 스토리텔링
자성의 스핀은 방향과 파워값을 가진다. 이를 나는 oser로 표현하여 xyz방향과 012 벡터값으로 격자 2x2=4의 순서수 1234를 6종류로 나뉘었다. 이를 구조체 스핀화 시키면 zerosum을 얻는다.
이를 base(magic square)와 결합하면 2배의 base을 얻고 그 배열수를 방향의 벡터값 1의 중첩을 통해 2^n의 배열수를 얻을 수 있었다. 이는 oss.spin이 스커미온 결정의 양자 초전도를 설계하는 기저를 가진 것으로 보고 있다. 허허.
“We have not made these systems experimentally, but we are proposing materials that can be used to create such systems and study their properties,” said Sudbø. "We have specifically investigated a new way to create topological superconductivity by sandwiching a very specific spin system, namely skyrmion crystals, in which the spins form skyrmions in repeating patterns.
-Previous proposals for creating topological superconductivity have suggested sandwiching skyrmion crystals with superconductors. The approach does not require a superconductor in the sandwich." Although they did not experimentally realize the model system they proposed, Sudbø and Mæland tried to determine its properties through a series of calculations. Specifically, they determined the induced superconducting state of the system, the so-called We calculated the properties of the superconducting order parameter and found that it has a non-trivial topology.
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memo 2304290629 my thought experiment oms storytelling
The spin of magnetism has a direction and a power value. I expressed this as an oser and divided the order number 1234 of the lattice 2x2 = 4 into 6 types in the xyz direction and the 012 vector value. If you spin it into a structure, you get zerosum.
By combining this with base (magic square), a doubled base was obtained, and the number of arrays of 2^n was obtained by overlapping the vector value 1 in the direction. It is believed that oss.spin has the basis for designing quantum superconductivity in skyrmion crystals. haha.
Samplea.oms (standard)
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c000f
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sampleb. qoms (standard)
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Samplec.oss (standard)
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.MIT Unveils Simple Paper Test for Early Cancer Detection
MIT, 조기 암 발견을 위한 간단한 종이 테스트 공개
주제:암와 함께나노입자나노기술인기 있는 Anne TRAFTON, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2023년 4월 25일 간단한 종이 검사로 암 조기 진단 가능 MIT 엔지니어들이 간단한 소변 검사로 암 진단이 가능한 새로운 나노입자 센서를 설계했습니다. 나노 입자(파란색)는 신체의 암 관련 프로테아제에 의해 절단될 수 있는 DNA 바코드(지그재그 선)를 가지고 있습니다(팩맨 모양). 일단 절단되면 소변 샘플에서 DNA 바코드를 감지할 수 있습니다. 크레딧: 연구원 제공. MIT 뉴스 편집
소변 샘플 분석을 기반으로 하는 새로운 진단은 종양이 전이되었는지 여부를 밝히도록 설계될 수도 있습니다. MIT 엔지니어들은 간단하고 저렴한 소변 검사를 사용하여 조기 암 진단을 위한 나노 입자 센서를 만들었습니다. 이 기술은 다양한 암성 단백질을 감지하고 종양 유형 또는 치료 반응을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. MIT 엔지니어들은 간단한 소변 검사로 암을 조기에 진단할 수 있는 새로운 나노 입자 센서를 설계했습니다.
다양한 암성 단백질을 감지할 수 있는 센서는 종양의 유형이나 치료에 대한 반응을 구별하는 데에도 사용될 수 있습니다. 나노 입자는 종양을 만났을 때 소변으로 배설되는 짧은 DNA 서열을 흘리도록 설계되었습니다. 이러한 DNA "바코드"를 분석하면 특정 환자 종양의 특징을 구별할 수 있습니다. 연구원들은 집에서 하는 Covid 테스트와 유사한 종이 조각을 사용하여 수행할 수 있도록 테스트를 설계했으며, 가능한 한 많은 환자가 저렴하고 접근할 수 있기를 희망합니다.
“우리는 저자원 및 중간 자원 환경에서 기술을 사용할 수 있도록 하는 맥락에서 혁신을 시도하고 있습니다. 이 진단을 종이에 기록하는 것은 진단을 민주화하고 치료 시점에서 빠른 답변을 제공할 수 있는 저렴한 기술을 창출하려는 우리 목표의 일부입니다. MIT의 컴퓨터 과학 및 MIT의 Koch 통합 암 연구 연구소 및 의료 공학 및 과학 연구소의 회원입니다.
쥐 실험에서 연구자들은 센서를 사용하여 종양에서 발현되는 5가지 다른 효소의 활동을 감지할 수 있음을 보여주었습니다. 그들은 또한 샘플을 분석하기 위해 미세 유체 장치를 사용하여 단일 샘플에서 최소 46개의 서로 다른 DNA 바코드를 구별할 수 있도록 접근 방식을 확장할 수 있음을 보여주었습니다. Bhatia는 2023년 4월 24일 Nature Nanotechnology 저널에 발표된 논문의 수석 저자입니다 .
전 MIT 연구 과학자이자 현재 보스턴 대학의 생물 의학 공학 조교수인 Liangliang Hao가 이 연구의 주 저자입니다. DNA 바코드 몇 년 동안 Bhatia의 연구실은 암 진단에 사용할 수 있는 "합성 바이오마커"를 개발해 왔습니다. 이 작업은 환자의 혈액 샘플에서 단백질이나 순환하는 종양 세포와 같은 암 바이오마커를 검출하는 개념을 기반으로 합니다. 이러한 자연 발생 바이오마커는 매우 드물기 때문에 특히 초기 단계에서 찾기가 거의 불가능하지만 합성 바이오마커는 작은 종양 내에서 발생하는 소규모 변화를 증폭하는 데 사용할 수 있습니다. 이전 연구에서 Bhatia는 세포외 매트릭스의 단백질을 절단하여 암세포가 원래 위치를 벗어나거나 새로운 위치에 정착하도록 돕는 프로테아제라고 하는 효소의 활성을 감지할 수 있는 나노입자를 만들었습니다 . 나노입자는 다양한 프로테아제에 의해 절단되는 펩타이드로 코팅되어 있으며, 이러한 펩타이드가 혈류로 방출되면 농축되어 소변 샘플에서 보다 쉽게 검출될 수 있습니다.
원래의 펩타이드 바이오마커는 질량 분석기를 사용하여 질량의 작은 공학적 변화를 기반으로 검출되도록 설계되었습니다. 이러한 종류의 장비는 자원이 부족한 환경에서는 사용할 수 없기 때문에 연구원들은 CRISPR 기술을 사용하여 읽을 수 있는 DNA 바코드를 사용하여 보다 쉽고 저렴하게 분석할 수 있는 센서를 개발하기 시작했습니다. 이 접근 방식을 작동시키기 위해 연구자들은 순환하는 DNA 리포터 바코드가 혈액에서 분해되는 것을 방지하기 위해 포스포로티오에이트(phosphorothioate)라는 화학적 변형을 사용해야 했습니다. 이 변형은 이미 현대 RNA 백신의 안정성을 개선하여 체내에서 더 오래 생존할 수 있도록 하는 데 사용되었습니다 . 펩타이드 리포터와 유사하게 각 DNA 바코드는 특정 프로테아제에 의해 절단될 수 있는 링커에 의해 나노입자에 부착됩니다.
해당 프로테아제가 존재하면 DNA 분자가 방출되어 자유롭게 순환하여 결국 소변으로 배출됩니다. 이 연구를 위해 연구원들은 두 가지 다른 유형의 나노입자를 사용했습니다. 하나는 인간에게 사용하도록 FDA 승인을 받은 폴리머로 만든 입자이고 다른 하나는 "나노바디"(항체 단편) 종양 부위. 센서가 소변으로 분비되면 Cas12a라는 CRISPR 효소에 의해 활성화되는 리포터를 인식하는 종이 스트립을 사용하여 샘플을 분석할 수 있습니다.
샘플에 특정 DNA 바코드가 있으면 Cas12a는 신호를 증폭하여 종이 테스트에서 어두운 스트립으로 볼 수 있습니다. 입자는 다양한 DNA 바코드를 전달하도록 설계될 수 있으며, 각 바코드는 "다중" 감지를 허용하는 다양한 유형의 프로테아제 활성을 감지합니다. 더 많은 수의 센서를 사용하면 민감도와 특이도가 모두 향상되어 테스트에서 종양 유형을 보다 쉽게 구분할 수 있습니다. 질병 징후 생쥐 실험에서 연구원들은 5개의 DNA 바코드 패널이 폐에서 처음 발생한 종양과 폐로 전이된 결장직장암 세포에 의해 형성된 종양을 정확하게 구별할 수 있음을 보여주었습니다.
-"여기서 우리의 목표는 질병 시그니처를 구축하고 이 바코드 패널을 질병을 판독할 뿐만 아니라 질병을 분류하거나 다른 암 유형을 구별하는 데 사용할 수 있는지 확인하는 것입니다."라고 Hao는 말합니다.
-인간에게 사용하려면 환자의 종양이 매우 다양하기 때문에 연구자들은 5개 이상의 바코드를 사용해야 할 수도 있다고 예상합니다. 이 목표를 달성하기 위해 그들은 하버드 대학의 Pardis Sabeti 교수가 이끄는 Broad Institute of MIT 및 Harvard의 연구원들과 협력하여 하나의 샘플에서 최대 46개의 서로 다른 DNA 바코드를 읽는 데 사용할 수 있는 미세유체 칩을 만들었습니다.
이러한 종류의 검사는 암을 발견하는 것뿐만 아니라 환자의 종양이 치료에 얼마나 잘 반응하는지, 치료 후 재발 여부를 측정하는 데에도 사용될 수 있습니다. 연구원들은 현재 인간에게 테스트하는 것을 목표로 입자를 추가로 개발하기 위해 노력하고 있습니다. Bhatia가 공동 설립한 회사인 Glympse Bio는 이전 버전의 소변 진단 입자에 대한 1상 임상 시험을 수행했으며 환자에게 안전한 것으로 나타났습니다.
참조: Liangliang Hao, Renee T. Zhao, Nicole L. Welch, Edward Kah Wei Tan, Qian Zhong, Nour Saida Harzallah, Chayanon Ngambenjawong, Henry Ko, Heather의 "다중 및 휴대용 암 진단을 위한 CRISPR-Cas 증폭 소변 바이오마커" E. Fleming, Pardis C. Sabeti 및 Sangeeta N. Bhatia, 2023년 4월 24일, Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/s41565-023-01372-9 Bhatia, Hao, Sabeti 외에도 이 연구의 공동 저자에는 Renee T. Zhao, Nicole L. Welch, Edward Kah Wei Tan, Qian Zhong, Nour Saida Harzallah, Chayanon Ngambenjawong, Henry Ko 및 Heather E. Fleming이 있습니다. 이 연구는 국립 암 연구소의 코흐 연구소 지원(핵심) 보조금, 국립 환경 건강 과학 연구소의 코어 센터 보조금, 코흐 연구소의 암 나노의학 대리석 센터, 코흐 연구소 프론티어 연구 프로그램, 버지니아 및 DK Ludwig 암 연구 기금, National Cancer Institute의 Pathway to Independence Award를 수상했습니다.
https://scitechdaily.com/mit-unveils-simple-paper-test-for-early-cancer-detection/
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