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二次元超結晶量子ガス

28.08.2021

物質の既知の基本的な状態である固体、液体、気体、プラズマの状態に加えて、想像力や実験室でしか得られないエキゾチックな状態が数多くあります。超結晶として知られるこれらの状態の XNUMX つは、数年前に科学者の想像力に「引き込まれ」、ごく最近になって、インスブルック大学の研究者が、科学史上初めて、そのような超結晶をさらに、彼らの研究室は、二次元超結晶量子結晶ガスの形で、さらにエキゾチックな形で。

超結晶は、その名前から想像するものとは少し異なります。基本的に、超結晶の原子は、物質の通常の結晶形態と同様に、固体の結晶構造を形成します。しかし、これと並行して、原子は移動することができます。超結晶は、超流動または超流動とも呼ばれるように、ゼロ粘度で流れることができます。これはパラドックスに非常に似ていますが、理論的には、そのような形の物質が存在する可能性は 1960 年代に実証され、2017 年に最初の実験的確認が得られました。

一部の研究グループは、いわゆるボーズ・アインシュタイン凝縮体 (BEC) を使用して小さな超結晶を形成することに成功しています。この凝縮物は、超低温に冷却された原子の雲です。そして、そのような物質の状態では、その量子特性が前面に出てきますが、これは通常、それほど大規模には現れません。主な特徴の XNUMX つは、非局在化と呼ばれる量子現象のおかげで、凝縮雲を構成するすべての原子が雲のすべての点に同時に存在することです。

以前の実験では、結果として得られた超結晶の粒子は非常に小さいため、条件付きで一次元と見なすことができました。これにより、超結晶の原子は一方向にしか流れませんでした。インスブルックのグループは、ジスプロシウム原子からなるボース・アインシュタイン凝縮体を使用して、超結晶に別の次元を与えました。これらの原子間の磁気相互作用により、原子は「液滴」に集合し、それ自体が XNUMX 次元グリッドのノードとして整列しました。

研究を行っている科学者たちは、彼らが作成したシステムで、二次元の超結晶で、液滴間の空の領域に奇妙な渦が時々現れることにすでに気付くことができました。このような現象はすでに理論的に説明されており、渦の発生は超流動現象の結果のXNUMXつであり、科学者がこれらすべてを独自に観察できたのは科学史上初めてです。目。

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庭の花の間引き機 02.05.2024

現代の農業では、植物の世話プロセスの効率を高めることを目的とした技術進歩が進んでいます。収穫段階を最適化するように設計された革新的な Florix 摘花機がイタリアで発表されました。このツールには可動アームが装備されているため、庭のニーズに簡単に適応できます。オペレーターは、ジョイスティックを使用してトラクターの運転台から細いワイヤーを制御することで、細いワイヤーの速度を調整できます。このアプローチにより、花の間引きプロセスの効率が大幅に向上し、庭の特定の条件や、そこで栽培される果物の種類や種類に合わせて個別に調整できる可能性が得られます。 2 年間にわたりさまざまな種類の果物で Florix マシンをテストした結果、非常に有望な結果が得られました。フロリックス機械を数年間使用しているフィリベルト・モンタナリ氏のような農家は、花を摘むのに必要な時間と労力が大幅に削減されたと報告しています。 ... >>

最先端の赤外線顕微鏡 02.05.2024

顕微鏡は科学研究において重要な役割を果たしており、科学者は目に見えない構造やプロセスを詳しく調べることができます。ただし、さまざまな顕微鏡法には限界があり、その中には赤外領域を使用する場合の解像度の限界がありました。しかし、東京大学の日本人研究者らの最新の成果は、ミクロ世界の研究に新たな展望をもたらした。東京大学の科学者らは、赤外顕微鏡の機能に革命をもたらす新しい顕微鏡を発表した。この高度な機器を使用すると、生きた細菌の内部構造をナノメートルスケールで驚くほど鮮明に見ることができます。通常、中赤外顕微鏡は解像度が低いという制限がありますが、日本の研究者による最新の開発はこれらの制限を克服します。科学者によると、開発された顕微鏡では、従来の顕微鏡の解像度の 120 倍である最大 30 ナノメートルの解像度の画像を作成できます。 ... >>

昆虫用エアトラップ 01.05.2024

農業は経済の重要な分野の 1 つであり、害虫駆除はこのプロセスに不可欠な部分です。インド農業研究評議会 - 中央ジャガイモ研究所 (ICAR-CPRI) シムラーの科学者チームは、この問題に対する革新的な解決策、つまり風力発電の昆虫エアトラップを考案しました。このデバイスは、リアルタイムの昆虫個体数データを提供することで、従来の害虫駆除方法の欠点に対処します。このトラップは風力エネルギーのみで駆動されるため、電力を必要としない環境に優しいソリューションです。そのユニークな設計により、有害な昆虫と有益な昆虫の両方を監視することができ、あらゆる農業地域の個体群の完全な概要を提供します。「対象となる害虫を適切なタイミングで評価することで、害虫と病気の両方を制御するために必要な措置を講じることができます」とカピル氏は言います。 ... >>

地球磁場に対するスペースデブリの脅威 01.05.2024

地球を取り囲むスペースデブリの量が増加しているという話を聞くことがますます増えています。しかし、この問題の原因となるのは、現役の衛星や宇宙船だけではなく、古いミッションからの破片も含まれます。 SpaceX のような企業によって打ち上げられる衛星の数が増えると、インターネットの発展の機会が生まれるだけでなく、宇宙の安全保障に対する深刻な脅威も生まれます。専門家たちは現在、地球の磁場に対する潜在的な影響に注目している。ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのジョナサン・マクダウェル博士は、企業は急速に衛星群を配備しており、今後100年間で衛星の数は000万基に増加する可能性があると強調する。これらの宇宙艦隊の衛星の急速な発展は、地球のプラズマ環境を危険な破片で汚染し、磁気圏の安定性を脅かす可能性があります。使用済みロケットからの金属破片は、電離層や磁気圏を破壊する可能性があります。これらのシステムは両方とも、大気の保護と維持において重要な役割を果たします。 ... >>

バルク物質の固化 30.04.2024

科学の世界には数多くの謎が存在しますが、その一つにバルク物質の奇妙な挙動があります。それらは固体のように振る舞うかもしれませんが、突然流れる液体に変わります。この現象は多くの研究者の注目を集めており、いよいよこの謎の解明に近づいているのかもしれません。砂時計の中の砂を想像してください。通常は自由に流れますが、場合によっては粒子が詰まり始め、液体から固体に変わります。この移行は、医薬品生産から建設に至るまで、多くの分野に重要な影響を及ぼします。米国の研究者は、この現象を説明し、理解に近づけようと試みました。この研究では、科学者たちはポリスチレンビーズの袋からのデータを使用して実験室でシミュレーションを実施しました。彼らは、これらのセット内の振動が特定の周波数を持っていること、つまり特定の種類の振動のみが材料を通過できることを発見しました。受け取った ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

バイオコンベア上のスタチン 26.04.2015

スタチンは、いわゆる悪玉コレステロールを生成する重要な酵素を阻害する物質です。したがって、血中の含有量が低下し、アテローム性動脈硬化のリスクが高まります。コンパクチンと呼ばれる天然のスタチンはキノコに含まれており、70 年代半ばに遠藤昭郎によってカビから分離されました。しかし、薬剤師にとっては不便です。

80 年代に、別のスタチン、ロバスタチンが発見されました。また、ヒラタケなどの高等菌類にも含まれていました。人口に大量のキノコを無理やり食べさせないようにするために、化学者はスタチンを合成する方法を考え出しました。多くの医師は、これが過去 XNUMX 年間で最も重要な公衆衛生上の成果であると考えています。

しかし、合成は複雑で費用がかかり、いくつかのステップとそれに続く精製が必要です。 Christie McLean と Marco van den Berg が率いるマンチェスター大学と DSM の Delft Biotechnology Center のバイオテクノロジーは、すべてを XNUMX つのステップで実現しました。

これを行うために、彼らは抗生物質を生産するペニシリウム・クリソゲナムカビの工業株を再プログラムしました。まず、コンパクチンの分解に関与する遺伝子が除去されました。次に、コンパクチンの効率的な合成に必要な遺伝子を挿入しました。次に、彼らは彼に細菌 Amycolatopsis orientalis のシトクロム P450 も合成させました。このタンパク質は、コンパクチンを最も効果的なスタチンの XNUMX つであるプラバスタチンに変えます。しかし、この変換は非常にうまくいきませんでした。その結果、分離に非常に費用がかかる立体異性体の混合物が得られたからです。

シトクロムの特性は人為的選択によって変更され、最終的に、プラバスタチンの最も純粋な立体異性体を培養物 XNUMX リットルあたり XNUMX グラムで合成するプロセスが達成されました。これはすでに本番環境で実装できます。

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