.New Material Supercharges Electrostatic Energy Storage – 19x Energy Density
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.New Material Supercharges Electrostatic Energy Storage – 19x Energy Density
신소재로 정전기 에너지 저장을 과급 - 19배 에너지 밀도
주제:2D 재료콘덴서에너지기계공학나노기술워싱턴 유엔 2024년 4월 18일 세인트루이스 워싱턴 대학교 SHAWN BALLARD 작성 커패시터 에너지 저장 기술 아트 연구에서는 새로운 2D/3D/2D 이종 구조를 사용하여 현재 모델의 에너지 밀도가 19배이고 효율이 90% 이상인 강유전성 커패시터를 생산했습니다. 신용: SciTechDaily.com
과학자들은 2D 재료를 사용하여 강유전성 축전기의 이완 시간을 제어하여 에너지 저장 능력을 크게 향상시키는 새로운 방법을 개발했습니다. 이러한 혁신은 에너지 밀도와 효율성을 향상시키는 구조로 이어졌고, 고전력 전자 장치와 지속 가능한 기술의 발전을 약속했습니다. 정전기 커패시터는 현대 전자 제품에서 중요한 역할을 합니다. 초고속 충전 및 방전이 가능해 스마트폰, 노트북, 라우터부터 의료 기기, 자동차 전자 제품, 산업 장비에 이르는 다양한 장치에 에너지 저장 및 전원을 제공합니다.
그러나 커패시터에 사용되는 강유전체 재료는 그 재료 특성상 에너지 손실이 커서 높은 에너지 저장 능력을 제공하기 어렵다. 강유전체 커패시터의 혁신 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학의 McKelvey 공과대학 기계 공학 및 재료 과학 조교수인 배상훈은 에너지 저장 응용 분야에 강유전성 재료를 배치하는 데 있어 이러한 오랜 과제를 해결했습니다.
오늘(4월 18일) Science 저널에 발표된 연구에서 Bae와 WashU 및 Frances의 기계 공학 및 재료 과학 부교수 Rohan Mishra, 전기 및 시스템 공학 부교수 Chuan Wang을 포함한 그의 공동 연구진은 MIT 재료 과학 및 공학 TDK 교수인 Ross는 2D 재료를 사용하여 강유전성 커패시터의 완화 시간(전하가 소멸되거나 붕괴되는 데 걸리는 시간을 설명하는 내부 재료 특성)을 제어하는 접근 방식을 소개했습니다.
새로운 이종구조 개발 김 박사과정 학생인 저스틴 S. 김(Justin S. Kim)과 한상문 박사후 연구원은 배씨와 함께 강유전성 3차원 물질의 유리한 물질 특성을 유지하면서 에너지 손실을 최소화할 수 있는 새로운 2D/3D/2D 이종구조를 개발했습니다. 그들의 접근 방식은 각 층 사이에 세심하게 설계된 화학적 및 비화학적 결합을 통해 원자적으로 얇은 층에 2D 및 3D 재료를 교묘하게 삽입합니다.
매우 얇은 3D 코어가 두 개의 외부 2D 레이어 사이에 삽입되어 두께가 약 30나노미터에 불과한 스택을 생성합니다. 이는 평균 바이러스 입자 크기의 약 1/10입니다 . 에너지 저장 분야의 혁신 “우리는 2D 재료와 관련하여 우리 연구실에서 이미 이룩한 혁신을 기반으로 새로운 구조를 만들었습니다 .”라고 Bae는 말했습니다. "처음에는 에너지 저장에 초점을 맞추지 않았지만 물질 특성을 조사하는 동안 에너지 저장에 적용할 수 있다는 것을 깨달은 새로운 물리적 현상을 발견했는데 이는 매우 흥미롭고 잠재적으로 훨씬 더 유용했습니다."
2D/3D/2D 이종 구조는 반도체 재료가 에너지 저장을 위한 최적의 전기 특성을 갖는 전도성과 비전도성 사이의 최적 지점에 위치하도록 정교하게 제작되었습니다. 이 설계를 통해 배 교수팀은 시중에 판매되는 강유전체 커패시터보다 최대 19배 높은 에너지 밀도를 보고했으며, 이는 전례 없는 90% 이상의 효율을 달성했다. 차세대 전자 제품에 미치는 영향 배 교수는 “우리는 유전 완화 시간이 물질 구조의 매우 작은 간격에 의해 변조되거나 유도될 수 있다는 것을 발견했다”고 설명했다.
“그 새로운 물리적 현상은 우리가 이전에 본 적이 없는 것입니다. 이를 통해 우리는 극성화되지 않고 전하 능력을 잃지 않는 방식으로 유전체 재료를 조작할 수 있습니다.” 세계가 차세대 전자 부품으로의 전환 이라는 과제에 맞서고 있는 가운데 , Bae의 새로운 이종 구조 재료는 고전력 전자 장치, 고주파 무선 통신 시스템 및 집적 회로 칩을 포괄하는 고성능 전자 장치를 위한 길을 열었습니다. 이러한 발전은 전기 자동차, 인프라 개발 등 강력한 전력 관리 솔루션이 필요한 분야에서 특히 중요합니다.
향후 방향 및 적용 “기본적으로 우리가 개발한 이 구조는 새로운 전자 재료입니다.”라고 Bae는 말했습니다. “아직 100% 최적 상태는 아니지만 이미 다른 연구실의 성능을 능가하고 있습니다. 우리의 다음 단계는 이 물질 구조를 더욱 향상시켜 초고속 충전 및 방전과 커패시터의 매우 높은 에너지 밀도에 대한 요구를 충족할 수 있도록 하는 것입니다. 이 소재가 전기자동차 등 대형 전자제품과 기타 개발 중인 녹색 기술에 널리 사용되려면 반복적인 충전으로 인해 저장 용량을 잃지 않고 그렇게 할 수 있어야 합니다.”
참고: "이완 시간 변조를 통한 인공 이종 구조의 높은 에너지 밀도", 2024년 4월 18일, Science . DOI: 10.1126/science.adl2835 Han S, Kim JS, Park E, Meng Y, Xu Z, Foucher AC, Jung GY, Roh I, Lee S, Kim SO, Moon JY, Kim SI, Bae S, Zhang X, Park BI, Seo S, Li Y , Shin H, Reidy K, Hoang AT, Sundaram S, Vuong P, Kim C, Zhao J, Hwang J, Wang C, Choi H, Kim DH, Kwon J, Park JH, Ougazzaden A, Lee JH, Ahn JH, Kim J, Mishra R, Kim HS, Ross FM, Bae SH. 이완 시간 변조를 통한 인공 이종 구조의 높은 에너지 밀도. 사이언스 , 2024년 4월 18일. DOI: X 본 연구는 국립과학재단(2240995, DMR-2122070, DMR-2145797), 삼성전자(IO221219-04250-01), 한국산업기술진흥원(P0017305), 국토연구원의 지원을 받아 수행되었습니다. 재단법인(2015R1A3A2066337), 육군연구청 산하 대학연구사업(W911NF-21-1-0327). 이 작업은 NSF에서 지원하는 ACCESS(Advanced Cyberinfrastructure Coordination Ecosystem: Services & Support) 프로그램의 DMR160007 할당을 통해 컴퓨팅 리소스를 사용했습니다.
https://scitechdaily.com/new-material-supercharges-electrostatic-energy-storage-19x-energy-density/
메모 240419_0431,0619 나의 사고실험 qpeoms 스토리텔링
1.
나의 *샘플링 4좌이론에 나타나는 2d을 3d로 나타날 때, 벌어지는 일은 시공간 4d의 발생이다. 이들 샘플에서 단위들은 2d에 압축상태인데 이들의 압축을 풀면 무한히 3d 높이가 나타난다. 그 높이는 당연히 위치값이 있다. 문제는 그 위치값만으로 임의 압축효과를 만들면 새로운 형태의 저장값 위치로 변할 수 있는 점이다.
샘플링 4좌 q.p.e.o.ms이론을 통칭 [qpeoms이론]이라 부른다. 숫자더미 마방진이자, 질량더미 물체인 msbase를 완전 소인수 4좌 q.p.e.o.ms 분해하는 고유단위 이론이다.
말하자면 qpeoms의 단위가 태산을 이뤄 압축되어야 msbase가 되기도 하지만 압축을 가장하여 시공간4d에 머물게 하고도 압축된 msbase 효과를 낼 수 있다. 여기서 4d는 1나노 범위에서도 '우주크기의 시공간 좌표값을 가질 수 있는 점'이라 거의 무한대의 압축된 가상의 msbase는 존재할 수 있다.
간단히 나의 설명에 이해를 돕는다면 보기(1,1ㅡ1,2)을 주목하라.
보기1.
04110613=34.2d
14051203
15080902
01100716
00000009-09=01x9의 3d
09000000
00000900
00090000
보기2.
04110604=25.2d
01051203
15080002
01010716
여기서 주목해야 하는 보기1ㅡ1.는 00000009-09=01x9의 3d이다. 9개의 단위 01의 합인데 그 9개의 높이가 임의로 무한대의 위치값을 가질 수 있다. 아예 없어도 있다고 가정해 놓을 수도 있다. 이말의 함의는 보기1.에서 보기2가 생기는 것이 거의 무한대의 4d시공간 구조층을 가지게 만들 수 있다는 점이 바로 저장매체의 시공간일 수 있다는 점이다. 그 마이너스 높이 극미세이여도 저장공간은 압축이 아니면 구조적 4d의 무한성은 동일하다. 허허.
이들은 우리가 압축이란 2d을 보기1. 보기2에서 보았다면 그들의 값이 변하게하는 4d과정은 거의 무한하다는 뜻이다. 그래서 보기1.과 보기2.사이에는 무한한 4d가 존재하는고로 보기2.는 무한한 변위값이 존재할 수 있다. 허허.
2.
샘플링 4좌 q.p.e.o.ms이론의 소거.융합법이 매우 광범위하게 의료계와 산업계에 적용될 수 있다. 그 이유는 컴퓨팅 집합적 단위 데이타로 곧바로 광범위하고 섬세하게 무한히 수집되거나 조작할 수 있는 분해.융합 능력이다. 이 말뜻을 이해하려면 보기1-1.을 유심히 드려다 보길 바란다.
거대한 보기1-1.이거나 더 빠른 소거 속도(빨아드리거나 분리작업 속도)를 내면 순식간에 수퍼컴 인공지능 분해력이 생겨날 것이다. 허허.
Source 1.
Development of new heterogeneous structures
Justin S. Kim, PhD student, and Sangmoon Han, postdoctoral researcher, together with Bae, have developed a new 2D/3D/2D heterostructure that can minimize energy loss while maintaining the advantageous material properties of ferroelectric 3D materials. Developed it.
Their approach cleverly embeds 2D and 3D materials in atomically thin layers through carefully engineered chemical and non-chemical bonds between each layer. A very thin 3D core is sandwiched between two outer 2D layers, creating a stack that is only about 30 nanometers thick. This is approximately 1/10th the size of an average virus particle.
Innovation in Energy Storage
“We created the new structure based on innovations already made in our lab with 2D materials,” Bae said. “We weren’t initially focused on energy storage, but while investigating the material properties we discovered new physical phenomena that we realized could be applied to energy storage, which was very interesting and potentially much more useful.”
2D/3D/2D heterostructures have been carefully engineered to ensure that semiconductor materials are positioned in the sweet spot between conductive and non-conductive, with optimal electrical properties for energy storage. With this design, Professor Bae's team reported an energy density up to 19 times higher than commercially available ferroelectric capacitors, achieving an unprecedented efficiency of over 90%.
Impact on Next Generation Electronics
“We discovered that the dielectric relaxation time can be modulated or induced by very small gaps in the material structure,” explained Professor Bae. “The new physics is something we’ve never seen before. “This allows us to manipulate dielectric materials in a way that they don’t polarize and don’t lose their ability to charge.”
As the world grapples with the challenge of transitioning to next-generation electronic components, Bae's new heterostructure materials pave the way for high-performance electronics encompassing high-power electronics, high-frequency wireless communication systems and integrated circuit chips. These advances are especially important in areas that require robust power management solutions, such as electric vehicles and infrastructure development.
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Memo 240419_0431,0619 My thought experiment qpeoms storytelling
One.
When 2d in my *sampling 4-left theory appears as 3d, what happens is the creation of space-time 4d. In these samples, the units are compressed to 2d, but when they are uncompressed, an infinite 3d height appears. The height, of course, has a position value. The problem is that if you create a random compression effect with only that location value, it can change into a new type of stored value location.
The four-left sampling q.p.e.o.ms theory is collectively called [qpeoms theory]. It is a unique unit theory that decomposes msbase, which is a magic square of a number dummy and a mass dummy object, into 4 perfect prime factors, q.p.e.o.ms.
In other words, the units of qpeoms must be compressed to become msbase, but the compressed msbase effect can be achieved even by staying in space-time 4d under the guise of compression. Here, 4d is a 'point that can have space-time coordinates the size of the universe' even in the 1 nanometer range, so an almost infinite compressed virtual msbase can exist.
To help you understand my explanation briefly, pay attention to examples (1,1ㅡ1,2).
Example 1.
04110613=34.2d
14051203
15080902
01100716
00000009-09=01x9 3d
09000000
00000900
00090000
Example 2.
04110604=25.2d
01051203
15080002
01010716
Example 1 to pay attention to here is 3D of 00000009-09=01x9. It is the sum of 9 units 01, and the height of those 9 units can arbitrarily have infinite position values. You can even assume it exists even if it doesn't exist at all. The implication of this is that the creation of example 2 from example 1 can create an almost infinite 4d space-time structure layer, which may be the space-time of the storage medium. Even if the negative height is extremely small, the infinity of structural 4d is the same as long as the storage space is not compressed. haha.
These are the 2D examples we call Compression 1. If you look at example 2, it means that the 4d process of changing their values is almost infinite. So, since there is infinite 4d between example 1 and example 2, example 2 can have an infinite displacement value. haha.
2.
The elimination and fusion method of sampling 4-left q.p.e.o.ms theory can be applied very broadly to the medical and industrial fields. The reason is the decomposition and fusion ability that can be infinitely collected or manipulated broadly and delicately into computing collective unit data. To understand what this means, please look at example 1-1 carefully.
If you have a huge example 1-1 or a faster erasing speed (sucking or separation speed), supercomputer artificial intelligence decomposition power will be created in an instant. haha.
ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ
*Sampling 4-left theory
Sample oms.vix.a (standard2)
2401030806
vix.a'6//vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd0000e0
000ac0f00bde
0c0fab000e0d
e00d0c0b0fa0
f000e0b0dac0
d0f000cae0b0
0b000f0ead0c
0deb00ac000f
ced0ba00f000
a0b00e0dc0f0
0ace00df000b
0f00d0e0bc0a
sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
A path of qpeoms.msbase.oss
Sample oss.base (standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.Nanovials method for immune cell screening uncovers receptors that target prostate cancer
면역 세포 검사를 위한 나노바이알 방법으로 전립선암을 표적으로 삼는 수용체 발견
웨인 루이스(Wayne Lewis), 캘리포니아대학교 로스앤젤레스 캠퍼스 나노바이알(더 큰 적갈색 물체)이라고 불리는 미세한 그릇 모양의 하이드로겔 용기를 통해 연구자들은 세포와 이들이 분비하는 화합물(여기 파란색으로 표시)을 가둘 수 있습니다. 출처: Joseph de Rutte/UCLA APRIL 15, 2024
최근 UCLA 연구에서는 신체의 자연 방어의 일부인 T 세포를 검사하여 세포 기반 치료의 성공에 필수적인 특성을 찾는 새로운 과정을 보여줍니다. 이 방법은 T 세포 표면에서 발견되는 수용체 단백질(특정 위협에 접근할 수 있도록 함)과 T 세포가 분비하는 세포 살해 또는 면역 반응 유발 분자의 유형과 양을 기반으로 T 세포를 필터링합니다.
이번 연구는 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에 게재 되었습니다 . 연구자들은 스크리닝 방법을 사용하여 전립선암을 표적으로 삼는 이전에 확인되지 않은 자연 발생 T세포 수용체 3개를 발견했습니다 . 검증 테스트에서 최고 수준의 분비와 관련된 T 세포 수용체가 암세포 에 대한 반응을 이끌어낼 가능성이 가장 높았습니다 . 기능성 T 세포 수용체의 비율은 이전 기술을 사용하는 것보다 약 10배 더 높았습니다.
개별 세포에 대해 수백만 개의 부유 우물 역할을 하는 하이드로겔 입자인 UCLA에서 개발한 나노바이알에 대해 자세히 살펴보십시오.
이는 항체 및 항원과 같은 다양한 생체분자로 쉽게 변형될 수 있는 공학적 생체재료로 만들어집니다. 크레딧: UCLA의 CNSI
신체의 자연 방어력을 활용하는 치료법인 면역요법은 암 및 기타 심각한 질병에 대한 연구에서 계속해서 성장하고 있는 주제입니다. 조작된 T 세포 기반 면역요법의 잠재력은 부분적으로 유전적으로 조작된 수용체에 의해 "인식되는" 질병의 특징을 좁게 표적으로 삼는 능력에서 비롯됩니다.
2017년부터 면역세포를 활용하는 7가지 치료법이 혈액암과 피부암 치료를 위해 식품의약국(FDA)으로부터 승인을 받았습니다. 과학자들은 UCLA에서 개발된 미세한 그릇 모양의 하이드로겔 용기인 나노바이알을 사용했습니다. 내부의 용기는 각 세포가 하나의 세포와 선택된 분비물을 가둘 수 있도록 특수 모양의 분자를 포함하도록 맞춤 제작되었습니다. 연구팀은 먼저 한 명의 건강한 환자의 혈액 샘플에서 추출한 2천만 개의 T 세포 집단을 평가했습니다.
다양한 그룹의 나노바이알에는 다양한 일반 바이러스와 관련된 표적이 있었습니다. 이 연구는 나노바이알이 바이러스에 반응하는 T 세포와 수용체를 찾는 능력을 검증했습니다.
UCLA 연구진은 단일 세포를 분류하고 분비물을 포착하는 기술을 적용하여 전립선 종양 세포에 특이적인 단백질을 표적으로 삼는 T 세포의 효능을 신속하게 검사하는 방법을 개발하고 있습니다. 크레딧: UCLA의 CNSI
다른 환자를 대상으로 한 두 번째 실험에서는 이 기술을 훨씬 더 어려운 문제에 적용했습니다. 즉, 과학자들이 이전 연구에서 확인한 희귀 전립선암 표적입니다. 중요한 것은 이러한 분자 표적이 T 세포를 포획하고 표적 세포를 죽이는 특정 분자를 분비하도록 하는 역할을 한다는 것입니다. 다른 실험에서 나노바이알에는 각각이 한 가지 이상의 면역 활성화 분비물을 포착할 수 있는 분자가 있었습니다.
이번 연구에서 발견된 이전에는 볼 수 없었던 세 가지 전립선암 수용체는 궁극적으로 새로운 종양 퇴치 면역요법으로 이어질 수 있습니다. 질병 관련 표적에 결합하고 면역 반응을 유발하는 많은 분자를 분비하는 T 세포를 선택하는 능력 (연구에 표시됨)은 추가로 새로운 질병 표적 수용체를 발견하고, 세포 치료법을 개발하고, 환자에게 도움이 되도록 치료법을 번역하는 것입니다. 표준 실험실 기술을 사용하여 나노바이알과 그 내용물을 라벨링하고 분석하는 것은 더 많은 연구자가 새로운 기술을 적용할 수 있음을 의미합니다.
추가 정보: 구도연 외, 나노바이알 기반 결합 및 기능 스크리닝을 사용하여 T 세포 수용체 레퍼토리 정의, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2320442121 저널 정보: 미국국립과학원회보 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 제공
https://phys.org/news/2024-04-nanovials-method-immune-cell-screening.html
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