.Did Cellular Life Begin Twice? New Study Points to Two Independent Origins
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.Did Cellular Life Begin Twice? New Study Points to Two Independent Origins
메모 2608151425_소스1.재해석【()】
소스1.
https://scitechdaily.com/did-cellular-life-begin-twice-new-study-points-to-two-independent-origins/
A1.
_세포 생명은 두 번 시작되었을까? 새로운 연구는 두 가지 독립적인 기원을 제시한다
1-1.세포 생명의 기원과 진화
_초기 신진대사는 원시 효소와 열수 환경에서 공급되는 금속 사이의 놀라운 상호 작용에 의존했을 가능성이 있습니다.
새로운 연구에 따르면 박테리아와 고세균은 이후 이러한 무기 촉매들을 다양한 방식으로 대체했으며, 이는 두 계통이 독립적으로 생존할 수 있도록 했을 가능성을 시사합니다.
1-2.
_초기 신진대사는 박테리아와 고세균이 독립적으로 자유생활 세포로 진화하기 전에 금속 촉매와 효소 촉매 작용이 혼합된 형태로 시작되었을 가능성이 있다.
_40억 년 전, 생명으로 발전하게 될 화학 반응은 열수 분출구 주변에서 일어났을 가능성이 있습니다. 이곳에서는 자연적으로 존재하는 금속들이 세포가 오늘날 사용하는 모든 기능을 갖추기 전에 다양한 반응을 촉진하는 데 도움을 주었습니다.
_하인리히 하이네 뒤셀도르프 대학교(HHU)와 공동 연구 기관의 연구진은 박테리아와 고세균의 조상이 분화하기 시작하면서 신진대사와 효소가 어떻게 변화했는지 추적하여 그 전환 과정의 일부를 재구성했습니다.
2.
_과학 저널 '사이언스 어드밴스' 에 발표된 이 연구는 초기 세포가 생명에 필수적인 구성 요소를 생산하는 데 사용했던 화학적 네트워크를 조사하고, 이러한 반응에 필요한 에너지가 어떻게 공급되었는지 살펴보았습니다.
_연구진은 자유생활을 하는 박테리아와 고세균으로의 전환이 두 계통 모두 동일한 기본 유전 코드를 공유함에도 불구하고 독립적으로 일어났을 가능성이 있다고 결론지었습니다.
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#4.###유전자 코드에 염기순서는 어떻게 정해진건가?
<<<<(_*f.유전자의 염기순서는 수십억 년의 진화 과정에서 생명체가 생존하기에 가장 유리한 형태로 결정)되었으며, 과학자들은 실험을 통해 이를 해독합니다.
1. 생물학적 결정 (진화 과정)
4가지 염기: DNA는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C)의 네 가지 염기로 이루어집니다.
트리플렛 코드: 이 염기들이 3개씩 짝을 이루어 하나의 아미노산을 지정합니다.
유전자 코드에 염기순서는 어떻게 정해진건가?
유전자의 염기순서는 수십억 년의 진화 과정에서 생명체가 생존하기에 가장 유리한 형태로 결정되었으며, 과학자들은 실험을 통해 이를 해독합니다.
1. 생물학적 결정 (진화 과정)4가지 염기: DNA는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C)의 네 가지 염기로 이루어집니다.
트리플렛 코드: 이 염기들이 3개씩 짝을 이루어 하나의 아미노산을 지정합니다.자연선택: 오랜 지구 역사 속에서 단백질을 오류 없이 만들고 생존하는 데 가장 유리한 유전 암호 체계가 살아남았습니다.
2. 과학적 해독 (염기서열 분석)시퀀싱(Sequencing): 과학자들은 화학적 반응과 장비를 이용해 DNA의 배열 순서를 읽어냅니다.
형광 신호: 최신 DNA 시퀀싱 기술은 염기가 연결될 때 나오는 고유한 형광 신호로 순서를 정확하게 찾아냅니다.
자연선택: 오랜 지구 역사 속에서 단백질을 오류 없이 만들고 생존하는 데 가장 유리한 유전 암호 체계가 살아남았습니다.
2. 과학적 해독 (염기서열 분석)
시퀀싱(Sequencing): 과학자들은 화학적 반응과 장비를 이용해 DNA의 배열 순서를 읽어냅니다.
형광 신호: 최신 DNA 시퀀싱 기술은 염기가 연결될 때 나오는 고유한 형광 신호로 순서를 정확하게 찾아냅니다.
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^^^^(*_f.) 자연에 가장 유리한 형태로 결정된 염기의 순서수는 msbase일 수 있다. 최적화된 msum을 구현하기 때문이다.으음. 1431.
. 생명체만히 자연 진화 것은 아닐 수 있다. 우주의 시공간 역시도 자연진화의 최적화(?) magicsum에 다가 갔을거다. 으음.1434.
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#5.###광석도 일종에 분자적 진화의 산물인가?
<<<<<광석과 광물은 지구와 생명의 상호작용 속에서 변화해 온 ‘광물 진화(Mineral Evolution)’의 산물입니다.
현대 지구과학에서는 광물이 단순한 무기물이 아니라, 지구 역사와 생명권의 변화에 맞춰 다양해졌다고 봅니다.
광물 진화의 개념
초기 지구: 원시 지구에는 약 250여 종의 기본 광물만 존재했습니다.
지구의 변화: 판구조 운동, 마그마 활동, 그리고 대기의 변화를 겪으며 광물의 종류가 수천 종 이상으로 늘어났습니다.
생명권과의 공진화 (Co-evolution)
산소의 등장: 약 24억 년 전 남세균(시아노박테리아)의 광합성으로 대량의 산소가 대기에 공급되었습니다.
새로운 광석 탄생: 산소와 철이 만나 반응하면서 지구상에 엄청난 양의 적철석(철광석) 등 새로운 산화 광물이 만들어졌습니다.
생물의 영향: 생명체가 껍질이나 뼈를 만들면서 탄산염 광물 등도 풍부해졌습니다.
즉, 광석은 분자 수준의 결합 방식이 지구 환경과 생명 활동(광합성 등)의 역사적 흐름 속에서 다변화된 결과로 볼 수 있습니다. >>>>
ㅡㅡㅡ
#6.###우주도 진화된건가?
<<<<<<
네, 우주도 시간에 따라 변화하고 발전하는 진화(Evolution) 과정을 거쳐왔습니다. [1
우주의 진화란?
생물학적 진화와 달리, 우주의 진화는 시간에 따른 물리적 상태와 구조의 변화를 뜻합니다.
약 138억 년 전 빅뱅(Big Bang) 이후 우주는 단순한 에너지 상태에서 복잡한 구조로 발전했습니다.
우주의 주요 진화 단계
빅뱅과 팽창: 극도로 뜨겁고 작았던 우주가 탄생한 뒤 지금까지 계속 커지고 있습니다.
기본 입자 생성: 우주가 식으면서 쿼크와 전자가 생기고, 원자가 만들어졌습니다.
별과 은하의 탄생: 중력으로 수소와 헬륨이 뭉쳐 최초의 별과 은하가 태어났습니다.
무거운 원소 합성: 별의 생명사와 초신성 폭발을 통해 철이나 탄소 같은 다양한 원소가 만들어져 우주에 퍼졌습니다.
현재의 구조: 암흑물질 등의 영향으로 은하단과 태양계, 그리고 생명체가 살 수 있는
우주의 진화 과정
빅뱅과 탄생: 약 138억 년 전, 작고 뜨거우며 밀도가 높은 점에서 대폭발이 일어났습니다.
냉각과 기본 입자 생성: 우주가 팽창하면서 온도가 낮아졌고 쿼크, 전자 등의 기본 입자와 원소가 만들어졌습니다.
별과 은하의 형성: 중력으로 인해 수소와 헬륨 가스가 뭉쳐 최초의 별과 은하가 태어났습니다.
구조의 복잡화: 별의 탄생과 소멸 과정에서 무거운 원소들이 만들어져 오늘날의 행성과 생명체 탄생의 기초가 마련되었습니다.
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#7.###인공지능도 일종에 광석적 반도체 산물의 데이터베이스의 진화인가?
<<<<인공지능(AI)은 광석에서 추출한 규소로 만든 반도체 하드웨어와 방대한 데이터베이스가 결합해 진화한 산물이 맞습니다.
하드웨어와 데이터의 결합
반도체(광석적 산물): 모래와 광석에서 얻은 규소(실리콘)로 만든 반도체 칩은 AI가 방대한 연산을 수행하는 물리적 기반입니다.
데이터베이스(지식의 축적): 인류가 쌓아온 빅데이터와 학습(Training) 과정은 AI가 세상을 이해하고 추론하는 재료가 됩니다.
진화의 과정: 초기 컴퓨터는 단순 계산에 그쳤으나, 고성능 반도체와 데이터 양의 급증으로 신경망 학습이 가능해지며 현재의 AI로 진화했습니다.
한계와 본질
단순 저장소 그 이상: AI는 단순히 데이터를 꺼내 쓰는 데이터베이스를 넘어, 데이터를 스스로 조합하고 패턴을 찾아 새로운 결과를 만들어내는 '연산·추론 시스템'입니다.
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#8.###자연 인간 지능과 인공지능과의 우주론 설명에서 누가 이길 것 같나?
<<<<<자연 인간 지능과 인공지능은 우주론 설명에서 승패를 가리기보다 상호 보완적인 협력을 이룹니다.
인공지능의 강점
방대한 계산: 우주 망원경이 수집한 거대한 데이터를 빠르게 분석합니다.
패턴 발견: 인간이 찾기 힘든 미세한 우주 신호나 규칙을 찾아냅니다.
시뮬레이션: 우주의 진화 과정을 수학적으로 정밀하게 재현합니다.인간 지능의 강점
철학적 통찰: 우주가 왜 존재하는지, 그 의미를 깊이 고민합니다.
창의적 가설: 기존의 틀을 깨는 새로운 우주론적 아이디어를 떠올립니다.
직관력: 불완전한 정보 속에서도 직관으로 새로운 가능성을 열어갑니다.
결론
인공지능은 우주를 계산하고, 인간은 우주를 이해합니다.
둘 중 하나가 이기는 것이 아니라 함께 할 때 우주의 진실에 더 가까워집니다.
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#3.###외계 생물도 염기쌍 유전자를 가질까?
<<<<외계 생명체도 지구와 비슷한 염기쌍 유전자를 가질 수 있지만, 완전히 다른 분자 시스템을 사용할 수도 있습니다.
염기쌍과 생명체
지구의 모든 생물은 DNA(디옥시리보핵산)와 RNA(리보핵산)라는 염기쌍으로 유전 정보를 전달합니다.
우주 공간의 소행성에서도 생명체 유전자의 재료가 발견되었습니다.
이는 우주 전역에 비슷한 화학 물질이 흔하게 존재한다는 뜻입니다.
>>>>
2-1.
_"만약 우리가 40억 년 전으로 돌아가 지구에 최초의 세포가 출현하는 모습을 볼 수 있다면 무엇을 보게 될까요?"
_뒤셀도르프 대학교 생물학자이자 과학 저널 '사이언스 어드밴스'에 발표된 이번 논문의 주저자인 나탈리아 므르냐바츠는 "우리는 매우 다른 두 종류의 세포, 즉 개척자 박테리아와
개척자 고세균이 열수 분출구라는 제한된 공간 밖에서 생명을 만들어내려는 첫 시도를 하는 모습을 보게 될 것입니다."라고 말합니다 .
2-2.
_Mrnjavac과 그의 동료들은 유전체, 단백질 구조 및 화학 반응을 비교하여 자유 생활 세포가 나타나기 이전의 미생물 진화의 극히 초기 단계를 조사했습니다.
_"이러한 비교를 통해 우리는 지구 지각에 있는 금속에 의해 촉매되는 자발적인 반응으로부터 효소에 의해 촉매되는 대사 작용이 발생하기 시작한 진화 단계에 대한 전례 없는 통찰력을 얻고 있습니다."라고
이 연구의 수석 저자인 뒤셀도르프 생물학자 윌리엄 마틴은 말합니다.
2-3.
_연구진은 개별 유전자나 효소에 초점을 맞추는 대신, 초기 지구에 존재했던 물질(수소 가스, 암모니아, 이산화탄소)로부터 세포가 아미노산, RNA 염기, 비타민을 합성하는 데 사용하는 모든 반응들을 조사했습니다.
_이 반응 네트워크는 420개의 반응으로 이루어져 있으며, 이를 대사라고 합니다. 이 반응들은 유전 암호와 유사한 수준으로 생명 전체에 걸쳐 보존되어 있습니다.
_초기 신진대사에는 효소만 필요한 것은 아니었습니다.
_마틴: "놀라운 점은 이러한 반응을 촉매하는 효소들이 박테리아와 고세균을 구분하는 진화적 경계를 넘어 보존되지 않았다는 것입니다.
3.
_우리는 모든 세포의 마지막 공통 조상인 LUCA가 대사 반응의 약 절반에 대한 효소만 가지고 있었다는 것을 발견했습니다. 나머지 절반은 LUCA가 발생했던 환경의 금속에 의해 촉매되었습니다."
_이러한 결과는 초기 신진대사가 주변 환경의 화학적 성분에 직접적으로 의존했을 가능성을 시사합니다.
열수 분출구 주변에 자연적으로 존재하는 금속들이 후에 생물학적 촉매가 담당하게 될 기능을 수행했을 수도 있다는 것입니다.
3-1.초기 세포 대사 반응 네트워크
_최초 세포의 대사 작용: 왼쪽에는 시작 물질이 표시되어 있으며, 이들은 대사 작용을 통해 생명의 구성 요소로 전환됩니다.
_420개의 효소 반응은 원으로, 화학적 대사 산물은 마름모로 표시되어 있으며, 공통된 대사 산물을 갖는 반응들은 선으로 연결되어 있습니다.
자홍색으로 표시된 원은 최초 세포의 대사 작용이 발생한 환경에 존재했던 무기 화합물에 의해 촉매되었을 가능성이 있는 반응을 나타냅니다.
_"열수 분출구에서 자연적으로 발생하는 금속은 신진대사 과정에서 놀라울 정도로 많은 효소를 대체할 수 있습니다."라고
막스 플랑크 석탄 연구소와 마드리드 IMDEA 재료 연구소의 무기화학자이자 이번 연구의 공동 저자인 하룬 튀위슈즈는 말합니다.
3-2.
_"자세히 살펴볼수록 (*d.초기 생화학적 진화는 효소와 금속 촉매의 혼합이었음을 더욱 분명히 알 수 있습니다.")라고
효소와 보조인자를 대체하여 대사 반응을 촉매하는 금속 사용 분야의 세계적인 선두 주자인 캐나다 오타와 대학교의 조셉 모란 교수는 말합니다.
==========
B2.
_박테리아와 고세균은 각기 다른 해결책을 찾아냈다.
_이러한 비교를 통해 연구진은 생물학적 촉매 작용의 초기 발달 단계를 네 단계로 재구성했습니다.
_(*e.첫 번째 단계는 금속에 의해 전적으로 진행되는 반응이며, 두 번째 단계는 LUCA(최초 공통 조상)에서 금속과 효소가 결합된 반응이며, 세 번째 단계는 박테리아와 고세균의 조상으로 분화되는 것입니다.
_두 계통이 발전하면서 새롭게 진화한 효소들은 이전에는 환경에서 제공되는 무기 촉매에 의존했던 반응들을 대신하기 시작했습니다.)
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#2.###dna는 생물학적 화학분자로 연결된 배열인가?
<<<<네, DNA는 뉴클레오타이드라는 생물학적 화학 분자들이 일렬로 길게 연결된 배열이자 이중나선 구조의 고분자 화합물입니다.
DNA의 구조와 배열
기본 단위: DNA는 인산, 당(디옥시리보스), 염기가 결합한 뉴클레오타이드가 기본 단위입니다.
4가지 염기: 염기는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 사이토신(C) 네 가지 종류가 있습니다.
연결 방식: 이 염기들이 특정한 순서로 길게 연결되어 폴리뉴클레오티드 가닥을 이룹니다.
이중나선: 두 개의 가닥이 서로 마주보며 꼬여 있는 계단 모양의 이중나선 구조를 형성합니다.>>>>
ㅡㅡㅡ
<<<<<뉴클레오타이드는 고정된 하나의 화학식이 없으며, 인산, 오탄당(당), 염기가 결합하는 종류에 따라 각각 다른 화학식을 가집니다.
구성 요소
인산기: 보통 H₃PO₄에서 유래합니다.
오탄당: DNA의 경우 디옥시리보스(C₅H₁₀O₄), RNA의 경우 리보스(C₅H₁₀O₅)입니다.
염기: 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T), 우라실(U) 등 질소 염기 종류에 따라 분자식이 달라집니다.
이들이 결합할 때 물 분자(H₂O)가 빠져나가는 축합 반응이 일어나므로, 전체적인 원자 개수는 단순 합산보다 줄어듭니다.
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2-1.
_"세균과 고세균의 조상이 동일한 필수 대사 반응을 촉매하는 구조적으로 구별되는 효소를 독립적으로 진화시킨 사례를 볼 수 있습니다."라고 므르냐바츠는 말합니다.
_"이러한 병행적인 발명은 자유 생활을 하는 세균과 고세균이 독립적으로 출현하는 길을 열었을 수 있습니다."
_인산염은 초기 화학 반응의 원동력이 되었을지도 모릅니다.
또 다른 수수께끼는 에너지에 관한 것이다.
_현대의 신진대사는 ATP에 크게 의존하지만, ATP 자체는 세포가 효소를 이용해 만들어내는 복잡한 분자이다. 따라서 초기 신진대사 체계가 존재하던 환경에 ATP가 단순히 존재했을 리는 없다.
_"우리는 대사 작용에서 비롯된 새로운 에너지원을 발견했습니다."라고 뒤셀도르프 연구팀의 마농 슐리커는 말합니다.
그 후보 중 하나는 팔라듐인데, 이 금속은 열수 분출구에서 자연적으로 발견되며 화학자들이 촉매로 널리 사용합니다.
2-2.
_"열수 분출구에서 자연적으로 발생하는 인의 한 형태인 아인산염을 유기 화합물과 반응시키면, 물속에서 하룻밤 사이에 대사적 인산화 반응이 일어납니다.
_아인산염과 팔라듐이 ATP와 효소를 대체하는 것이죠. 정말 놀라운 현상이며, 초기 진화를 훨씬 쉽게 이해할 수 있게 해줍니다."라고 슐리커는 말합니다.
_연구진은 또한 대사 작용이 어떤 순서로 발생했는지 재구성해야 하는 난제에 직면했습니다. 420개의 반응이 서로 밀접하게 연결된 네트워크를 형성하고, 많은 화합물이 여러 반응에 나타나기 때문에 순서를 결정하는 것은 수학적으로 어렵습니다.
2-3.
_뉴질랜드 캔터베리 대학교의 마이크 스틸 교수와 튀빙겐 대학교의 다니엘 허슨 교수는 대사 반응을 단순한 형태에서 복잡한 형태로 배열하는 방법을 개발했는데, 이는 초기 진화 과정에서 대사 반응이 나타난 순서를 반영하는 것일 수 있다.
3.
_스틸은 “(*a.첫 번째 질문은 이러한 반응에 대해 고유한 순서가 존재하는지 여부입니다. 일단 고유한 순서가 존재한다는 것을 증명할 수 있다면, 반응 순서를 정하는 알고리즘을 구현할 수 있게 됩니다.”)라고 말했습니다.
_(*b.연구 결과는 두 가지 기원을 시사한다.
더 넓은 의미는 최초의 세포 계통이 언제 독립적인 생명체로 진화했는지에 관한 것이다.
_연구진의 해석에 따르면, 박테리아와 고세균은 각각 지구화학적 환경에 의존하는 시스템에서 자유 생활을 하는 세포로 전환했다.)
3-1.
_마틴: "(*c.새로운 데이터는 단 하나의 결론만을 남깁니다. 박테리아와 고세균 계통은 독립적으로 자유생활 상태로 전환했습니다. 오직 자유생활 세포만이 살아남았습니다.
_명확히 말하자면, (*d.우리는 유전 코드의 기원은 하나이지만 생명의 기원은 두 가지라는 것입니다.")
≈========
【(*a.b.c.d.) 염기배열의 순서는 자유생활하는 세포로 부터 나타났다? 유전코드의 기원은 하나이지만, 생명의 기원이 두가지?
이는 활동하는 두개의 염기쌍의 생존을 위한 기억을 만들기 위해 단일 환경에서 벗어난 코드분열의 파생이 유와도 관련돼 있을 수 있다. 0815.1246.
2.)msbase의 배열이 왜 그토록 많은지도 dna 염기순서수 발생과 연관돼 있을 수 있다.
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#1.###유전자 코드에 염기순서는 어떻게 정해진건가?
<<<<<유전자의 염기순서는 수십억 년의 진화 과정에서 생명체가 생존하기에 가장 유리한 형태로 결정되었으며, 과학자들은 실험을 통해 이를 해독합니다.
1. 생물학적 결정 (진화 과정)
4가지 염기: DNA는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C)의 네 가지 염기로 이루어집니다.
트리플렛 코드: 이 염기들이 3개씩 짝을 이루어 하나의 아미노산을 지정합니다.
자연선택: 오랜 지구 역사 속에서 단백질을 오류 없이 만들고 생존하는 데 가장 유리한 유전 암호 체계가 살아남았습니다.
2. 과학적 해독 (염기서열 분석)
시퀀싱(Sequencing): 과학자들은 화학적 반응과 장비를 이용해 DNA의 배열 순서를 읽어냅니다.
형광 신호: 최신 DNA 시퀀싱 기술은 염기가 연결될 때 나오는 고유한 형광 신호로 순서를 정확하게 찾아냅니다.
.Scientists Steer Infrared Light Through an “Invisible” Waveguide
https://scitechdaily.com/scientists-steer-infrared-light-through-an-invisible-waveguide/
1.과학자들이 "보이지 않는" 도파관을 통해 적외선을 조종하다
_과학자들이 "보이지 않는" 도파관을 통해 적외선을 조종하는 데 성공했습니다.
_MoOCl₂에서 플라즈몬 채널화 현상을 묘사한 그림으로, 빛이 좁은 채널을 따라 전파되는 모습을 보여줍니다.
그림에는 금 나노안테나를 비추는 여기 레이저와 그 결과로 발생하는 근접장 광 분포를 측정하는 데 사용되는 SNOM 프로브가 나타나 있습니다.
중앙의 나노안테나는 실험적으로 관찰된 채널화 패턴을 보여줍니다. 인접한 두 개의 나노안테나는 각각 타원형(전경)과 쌍곡선형(배경)으로 전파되는 광파를 보여줍니다.
1-1.
_이번 발견은 집적 광자 기술, 온칩 광 신호 전송, 그리고 미래 양자 기술의 발전을 촉진할 수 있을 것이다.
_결정체 위에 놓인 나노 크기의 금 안테나는 물리적인 도파관을 재료에 새겨 넣지 않아도 적외선을 좁은 경로 하나로 보낼 수 있습니다.
_슈투트가르트 대학교 제4물리학연구소와 밀라노 이탈리아 기술 연구소(IIT)의 연구진은 자연적으로 쌍곡선형 반데르발스 성질을 지닌 물질에서 이러한 메커니즘을 입증했습니다.
이 결과는 집적 광학, 칩 기반 광통신, 그리고 미래의 양자 기술 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.
1-2.
_작은 광원에서 방출된 빛은 일반적으로 돌멩이가 물에 부딪혔을 때 퍼져나가는 잔물결처럼 원형 또는 구형의 파면으로 퍼져 나갑니다.
이러한 균일한 전파는 파동의 기본적인 속성이지만, 광자 장치가 빛을 특정 경로를 따라 효율적으로 이동시켜야 할 때는 문제가 됩니다.
_현대 광학 시스템은 도파관을 이용하여 이 문제를 해결합니다. 예를 들어, 유리 섬유는 레이저 광을 가두어 손실 없이 장거리를 이동할 수 있도록 합니다.
광자 집적 회로는 레지스트 코팅, 리소그래피, 에칭과 같은 리소그래피 제조 공정을 통해 만들어진 훨씬 작은 도파관을 사용합니다. 이러한 나노 구조를 제작하는 것은 기술적으로 어렵고 제조 비용을 상당히 증가시킵니다.
1-3.
_슈투트가르트 대학교 제4물리학연구소의 하랄트 기센 교수와 이탈리아 기술 연구소(IIT)의 안토니오 암브로시오 박사는 인공 도파관을 제작하지 않고도 빛을 제어하는 또 다른 방법을 시연하는 공동 연구를 이끌었습니다.
_(*b.결정의 특성이 자연스러운 통로를 만들어냅니다.
연구진은 2차원 물질인 산화이염화몰리브덴(MoOCl₂)을 이용했습니다.
_나노 크기의 금 안테나를 이 물질 표면에 놓고 적외선 레이저를 비추자,
_(*c.한 방향으로만 이동하는 고도로 제한된 광파가 생성되었습니다.)
2.
_빛은 물질 전체로 퍼져나가는 대신 좁은 통로 안에 머물렀다.
_(*a)그 움직임은 마치 결정 내부에 자연적으로 존재하는 보이지 않는 도파관을 통해 빛이 이동하는 것과 같았다.
=========
【(*a.b.c. ) 내 우주론에서 좁고 엄청난 에너지가 중첩된 특이점은 qqp.pointer.area이다. 이런 곳에 물질이 있다면 금?? 그보다 더 고차원의 소립자 힉스 따위에 속할 수 있다.
매우 중요한 내용 같아서 어제 머뭇거리며 다른 주제을 먼저 생각하고 애써 아껴놓은 것이 바로 이 부분이다.
우주가 어떻게 그토록 멀리 크게 확장 할 수 있는지를 암시한다. 한점에 모인 모든 에너지가 초거대 입자 빅뱅이나 블랙홀 QQP을 통해 길고 먼곳까지
보이지 않는 파생경로 보이드 quasi_MSBASE(*)을 통해 확산하였을 수 있다. 2608160603.05.
】
_제4물리연구소의 박사 연구원인 파리드 아가시리노프와 IIT의 박사후 연구원인 안드레아 만치니는 산란형 주사 근접장 광학 현미경(SNOM)을 사용하여 실험을 수행했습니다.
2-1.
>기존 방식과 달리 이 방법은 결정 자체가 빛의 진행 방향을 결정하기 때문에 재료의 나노구조화가 필요하지 않습니다.
_MoOCl₂는 이축성 물질로, 결정의 각 방향을 따라 광학적 특성이 크게 다릅니다. 한 축을 따라서는 금속처럼 거동하며, 전자기 에너지를 전달할 수 있는 집단적인 전자 진동인 표면 플라즈몬을 나타냅니다.
_수직축을 따라서는 물질이 유전체처럼 작용하여 플라즈몬의 이동을 강하게 제한합니다. 이방성이라고 알려진 이러한 극단적인 방향 차이는 플라즈몬 파동을 좁은 경로 내에 가둡니다.
2-2.
_연구진은 이 효과가 마치 물이 운하를 통해 흐르는 것과 유사하기 때문에 이를 플라스몬 운하화라고 부릅니다.
_파장은 빛의 이동 방식을 변화시킵니다.
적외선 파장에 따라 파동의 형태와 방향이 크게 변했다. 연구진은 약 4μm 파장에서 강한 방향성을 가진 채널형 전파를 관찰했다.
_파장을 5μm로 늘리자 파면은 물결이 수면 위를 고르게 퍼져나가는 모습과 유사한 익숙한 고리 모양으로 돌아왔다. 하지만 3μm에서는 열린 쌍곡선 모양을 나타냈다.
3.
-채널화 상태는 타원형 파면이 너무 늘어나서 타원의 초점이 사실상 무한대로 이동하는 것으로 이해할 수 있습니다.
연구진은 여기 파장만 변경하여 MoOCl₂에서 전파되는 파동을 열린 형태에서 닫힌 형태로 전환시켰고, 이 과정에서 임계 채널화 상태를 거치게 했습니다.
_실험에는 슈투트가르트 대학교에서 분사한 회사인 슈투트가르트 인스트루먼트 GmbH에서 개발한 가변형 적외선 레이저가 사용되었습니다.
연구진은 학술 연구에서 탄생한 또 다른 기술 회사인 아토큐브 시스템즈 AG에서 제작한 SNOM 현미경으로 근접장 광학 이미지를 기록했습니다.
_광자 칩은 더 적은 수의 도파관을 필요로 할 수 있습니다.
3-1.
_연구진은 자연적으로 쌍곡선 구조를 갖는 물질에서 발생하는 플라즈몬 채널화 현상이 집적 광자학의 새로운 기반이 될 수 있다고 제안합니다.
_이 물질은 리소그래피 공정을 통해 제작된 도파관 없이도 빛을 방향성 있게 전달하기 때문에 광자 칩 생산을 간소화할 수 있습니다.
_이러한 접근 방식은 광학 상호 연결, 나노 규모 광자 회로 및 통합 양자 기술에 사용할 수 있는 설계 범위를 넓힐 수도 있습니다.
.Electrons Mysteriously Slow to a Crawl Inside This Magnetic Material
소스1.
https://scitechdaily.com/electrons-mysteriously-slow-to-a-crawl-inside-this-magnetic-material/
1.
자기 물질 내부에서 전자는 불가사의하게도 매우 느리게 움직입니다.
_빛나는 타원 원자 전자 궤도
연구진은 Fe5GeTe2에서 전자가 함께 움직이면서도 속도가 급격히 느려지는 예상치 못한 양자 상태를 발견했습니다.
_특이한 자기 물질 내부에서 전자들은 물리학자들이 예상하지 못했던 현상을 보이고 있습니다.
_바로 양자 역학적 동기화를 통해 함께 움직이면서도 속도가 거의 기어가는 수준으로 느려지는 것입니다.
_시카고대학교 프리츠커 분자공학대학원(UChicago PME) 연구팀은 (*c.Fe5GeTe2의 전자가 전하 정렬 상태에 들어가 집단적으로 움직이고, 양자 결맞음을 유지하며, 예상보다 훨씬 느리게 이동할 수 있다는 사실을 발견했습니다.)
1-1.
_이번 연구 결과는 과학자들이 이 물질에서 자성이 작용하는 방식을 재고하도록 만들 수 있습니다. 또한 서로 다른 전자 상태와 자기 상태 사이를 전환함으로써 정보를 저장하는 새로운 방법을 제시할 수도 있습니다.
_시카고대학교 PME 조교수인 슈오롱 양은 "이번 발견은 이론적 예측과 다른 근본적인 결과"라며, "이제 우리는 이 물질의 자기적 상호작용에 대해 처음부터 다시 생각해 봐야 하지만,
이는 새로운 종류의 메모리 장치에 이 물질을 활용할 수 있는 새로운 가능성을 열어준다"고 말했다.
해당 연구는 Science Advances 에 게재되었습니다 .
1-2.
_Fe5GeTe2가 돋보이는 이유
Fe5GeTe2는 반데르발스 자석으로 알려진 계열에 속합니다. 일반적인 3차원 고체와는 달리, 이 물질들은 강하게 결합된 원자층들이 서로 비교적 약한 층간 힘에 의해 연결되어 있는 구조를 가지고 있습니다.
1-3.
_이러한 구조 덕분에 기존의 자성 물질과는 확연히 다른 특성을 유지하면서도 매우 얇은 시료를 제작할 수 있습니다.
_2차원 자석은 자기 구성 요소를 단 몇 개의 원자층으로 축소함으로써 궁극적으로 더 얇고 제어하기 쉬운 전자 및 스핀트로닉스 장치를 만들 수 있기 때문에 큰 관심을 불러일으켰습니다.
2.
_Fe₅GeTe₂는 반데르발스 물질로서는 이례적으로 높은 온도에서도 자성을 유지할 수 있다는 점에서 특히 흥미롭습니다. 이전 실험에서는 얇은 Fe₅GeTe₂ 박막에서 상온 부근에서 강자성이 관찰되었다고 보고되었습니다.
한 연구에서는 12나노미터 두께의 박막이 293켈빈까지 강자성을 유지했으며, 이중층 구조의 물질은 약 229켈빈까지 자성 질서를 유지했습니다.
2-1.놀라운 플랫 일렉트로닉 밴드
_새롭게 관찰된 일관된 반응은 절대 영도보다 약 100도 높은 온도, 즉 대략 100켈빈(약 -280°F)까지 지속되었습니다. 이는 여전히 매우 낮은 온도이지만,
많은 섬세한 양자 현상이 발생하는 데 필요한 온도보다는 상당히 높은 온도입니다.
양 박사 연구팀은 박사후 연구원인 가브리엘 베루토와 치앙 가오를 포함하여 각도 분해 광전자 분광법(ARPES)을 사용하여 Fe5GeTe2를 연구했습니다.
이 기술은 물질에 광자를 비추고 표면에서 떨어져 나오는 전자를 측정합니다. 과학자들은 이 전자들의 에너지와 운동량을 통해 물질의 전자 밴드 구조, 즉 전자가 차지할 수 있는 상태의 지도를 재구성할 수 있습니다.
2-2.전자들이 함께 움직일 때
_(*a.연구진은 직경 10마이크로미터(약 0.00039인치)의 한 지점에 자외선 레이저를 집중시켜 예상치 못한 사실을 발견했습니다. 바로 전자 밴드의 일부가 놀라울 정도로 평평하다는 것이었습니다.
_전자 밴드의 기울기는 전자가 물질을 통해 이동하는 속도와 관련이 있습니다. 밴드의 분산이 가파를수록 전자의 이동 속도가 빠릅니다. 반대로 밴드를 평평하게 하면 전자의 이동 속도가 훨씬 느려집니다.
양은 이 개념을 내리막길로 흐르는 물에 비유합니다. 물은 가파른 경사면을 따라 빠르게 흐르지만, 완만한 경사면을 가로질러는 더 느리게 흐릅니다.)
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【(*a.) 나는 전자들이 느려지고 빨라지는 모습을 msbase안에서 벌어지는 모습으로 보고 있다. 어느 구간에서 빠르고 느린지 마치 등고선을 가진 오늘 새벽에 꾼꿈에서 지형을 문뜩 연상하고 있다.
비탈진 강가에 주변길을 걸었다. 그리고 다시 오르막에서 평지가 보였고 다시 산이 나타났다.
1.)산 중턱 오른쪽 넘어에 있는 집들은 마치 커다란 높은 세모 머리에 네모의 몸을 가진 이상한 알프스 산속들 집들 모습이였다. 왼편의 시야에는 강을 따라 멀리 산아래는 이색적인 산능성이 넓게 펼쳐져 있는 처음보는 경치이였다.
혹시 이런 모습의 msbase.river 주변의 전자층 세계의 자연의 경치가 펼쳐지는 세계가 아닐까?..싶다. 허허. 2608160532. 0558.
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2-3.
_(*b.하지만 Fe5GeTe2에서는 단순히 전자의 움직임이 느리다는 것 이상의 문제가 발생합니다. 전자의 행동은 매우 집단적인 것으로 보입니다.
양 교수는 “우리는 전자 하나를 측정하는 것이 아닙니다. 수천, 수백만 개의 전자가 서로 상호작용하는 것을 측정하는 것이며, 이 전자들은 모두 일관된 방식으로 함께 움직입니다.
이것이 바로 양자 다체 현상이며, 실제로 매우 기묘한 현상입니다.”라고 말했습니다.
_전자들의 집단적 행동은 매우 중요한데, 강하게 상호작용하는 전자들은 각각의 전자를 독립적으로 취급해서는 결코 예측할 수 없는 특성을 나타낼 수 있기 때문입니다.
초전도, 자성, 그리고 기타 이례적인 물질 상태들은 모두 엄청난 수의 입자들 사이의 상호작용에서 비롯될 수 있습니다.)
^^^^
2.)긴 강과 넓고 긴 산등성이 지형들은 수 많은 전자들이 펼쳐놓은 등고선의 이미지들이다. msbase 내부에 전자들이 스스로 보여준 본 지형을 펼쳐놓은 행동은 매우 집단적인 것으로 자연상태을 보인다. 으음.08160541.
^^^^3.양자 상태 이론이 놓쳤다
_(*c.여기서 이러한 상호작용은 평탄한 밴드와 예상치 못한 전하 순서를 모두 만들어내는 것으로 보인다.
Fe5GeTe2는 이미 복잡한 물질로 여겨져 왔습니다. 원자 구조는 철 원자의 배열과 위치 변화를 포함하여 다양하게 나타날 수 있습니다.)
3.) msbase 전자층 등고선의 모든 지형의 순서수는 4d+pms.dynamic.e_qpeoms 의 우주 광역적인 e_qpeoms.band 전자층 중첩으로 나타난다. 으음. 08160546.
】
_이전 연구에서는 철 원자의 공공(vacancy)과 서로 다른 철 원자 위치가 자기적 특성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀졌으며,
이것이 과학자들이 Fe5GeTe2의 자성 작용 원리를 간단하게 설명하는 데 어려움을 겪어온 이유 중 하나입니다.
_.새롭게 확인된 단계는 그 퍼즐에 또 다른 차원을 더합니다.
베루토는 "과학적인 관점에서 볼 때, 이는 물질 내부의 자기적 상호작용이 이론 예측과는 완전히 다르다는 것을 시사한다"고 말했다.
3-1.양자 메모리 장치를 향하여
_전자들은 단순히 기존의 자기 구조에 반응하는 것이 아닙니다. 전자들의 상호작용은 현재의 이론 모델로는 포착할 수 없는 더욱 복잡한 전자 상태를 만들어내는 데 기여할 수 있습니다.
현대 메모리 기술은 물리적 시스템을 데이터를 나타낼 수 있는 구별 가능한 상태로 전환하여 정보를 저장합니다.
만약 Fe5GeTe2를 서로 다른 자기적 또는 전자적 위상 사이로 안정적으로 전환할 수 있다면, 이러한 상태들도 같은 목적을 달성할 수 있을 것입니다.
3-2.
_연구진들은 현재 이러한 상태 전환을 의도적으로 제어할 수 있는지 여부를 시험하고 있습니다.
연구진은 미세 초점 레이저를 사용하여 새롭게 관찰된 양자 다체 상태와 다른 상태 사이에서 물질을 전환시키고 있습니다. 이들의 실험은 이러한 전환이 가능하다는 것을 보여주며,
기존의 전기적 방식에만 의존하는 것이 아니라 빛을 이용하여 정보를 제어할 수 있는 가능성을 제시합니다.
_이는 완성된 메모리 기술이라기보다는 연구 목표에 가깝습니다. 훨씬 더 높은 온도에서도 해당 효과가 유지될 수 있는지 여부를 확인하는 것을 포함하여 몇 가지 주요 난관이 남아 있습니다.
3-3 다음 테스트: 단일 원자층
_"궁극적으로 메모리 장치에 사용하려면 상온에서 작동해야 합니다."라고 현재 로렌스 버클리 국립 연구소의 연구 과학자인 가오가 말했습니다.
다음으로, 연구팀은 Fe5GeTe2를 단일 원자층까지 박리하여 동일한 전자적 특성이 유지되는지 확인할 계획입니다.
만약 그렇다면, 이 발견은 반데르발스 물질이 미래 장치에 매우 매력적인 소재인 초박막 한계에 한 걸음 더 다가서는 계기가 될 것입니다.
이 연구는 또한 6월 15일에 사망한 저명한 시카고 대학교 물리학자 피터 리틀우드의 마지막 연구 논문 중 하나였습니다 .
양 교수는 “그는 훌륭한 이론 물리학자였으며 시카고 대학교에서 양자 물질 연구를 이끌었던 선구자였습니다.”라고 말하며 “이 논문을 그에게 헌정합니다.”라고 덧붙였다.
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