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작은 자기파가 전기 신호를 생성합니다

에 발표된 연구에서 국립과학원(National Academy of Sciences)의 간행물국립과학재단(National Science Foundation)이 자금을 지원하는 재료 연구 과학 및 엔지니어링 센터인 이 대학의 하이브리드, 능동 및 반응 재료 센터(CHARM)의 연구원들은 마그논(고체 물질을 통과하는 작은 자기파)이 측정 가능한 전기 신호를 생성할 수 있다고 보고했습니다.

이 발견은 미래의 컴퓨터 칩이 자기 시스템과 전기 시스템을 직접 병합하여 오늘날 장치의 성능을 제한하는 지속적인 에너지 교환의 필요성을 제거할 수 있음을 시사합니다.

마그논이 정보를 전송하는 방법

전통적인 전자 장치는 회로를 통해 이동할 때 열로 에너지를 잃는 충전된 전자의 흐름에 의존합니다. 대조적으로, 마그논은 전자의 동기화된 “스핀”을 통해 정보를 전달하여 물질 전체에 물결 모양 패턴을 생성합니다. UD 팀이 개발한 이론적 모델에 따르면 이러한 자기파가 반강자성 물질을 통과할 때 전기 분극을 유도하여 효과적으로 측정 가능한 전압을 생성할 수 있습니다.

초고속, 에너지 효율적인 컴퓨팅을 향하여

반강자성 마그논은 기존 물질의 자기파보다 약 1000배 빠른 테라헤르츠 주파수로 움직일 수 있습니다. 이 탁월한 속도는 초고속, 저전력 컴퓨팅을 향한 유망한 길을 가리킵니다. 연구자들은 이제 실험을 통해 이론적 예측을 검증하고 마그논이 빛과 어떻게 상호 작용하는지 조사하여 마그논을 더욱 효율적으로 제어할 수 있는 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다.

양자 재료 연구 발전

이 연구는 최첨단 기술을 위한 하이브리드 양자 재료를 개발하려는 CHARM의 더 큰 목표에 기여합니다. 이 센터의 연구자들은 자기, 전자, 양자 시스템과 같은 다양한 유형의 재료를 결합하고 제어하여 차세대 기술을 만드는 방법을 연구합니다. CHARM의 목표는 환경에 반응하고 컴퓨팅, 에너지 및 통신 분야에서 획기적인 발전을 가능하게 하는 스마트 소재를 설계하는 것입니다.

이 연구의 공동 저자는 Federico Garcia-Gaitan, Yafei Ren, M. Benjamin Jungfleisch, John Q. Xiao, Branislav K. Nikolić, Joshua Zide 및 Garnett W. Bryant(NIST/메릴랜드 대학교)입니다. DMR-2011824 수여금에 따라 국립과학재단(National Science Foundation)에서 자금을 지원했습니다.

작년에 암흑 에너지 조사(DES)와 암흑 에너지 분광 장비(DESI)의 결과는 암흑 에너지가 결국 고정되지 않을 수도 있음을 시사함으로써 우주론자들의 관심을 끌었습니다. “이것은 암흑 에너지가 100년 전 아인슈타인이 도입한 우주 상수가 아니라 새로운 역동적 현상이라는 것을 보여주는 첫 번째 지표가 될 것입니다.”라고 천문학 및 천체 물리학 명예 교수인 조시 프리먼(Josh Frieman)은 설명했습니다.

진화하는 힘을 가리키는 새로운 분석

에 발표된 연구에서 신체검사 D 9월에 Frieman과 NASA 허블 펠로우십 프로그램 아인슈타인 펠로우인 천문학 및 천체 물리학 연구원인 Anowar Shajib은 광범위한 기존 우주 데이터를 분석했습니다. 그들의 연구 결과는 암흑 에너지의 역동적이고 시간에 따라 변하는 모델이 오랜 우주 상수 모델보다 현재 관측에 더 잘 맞는다는 것을 나타냅니다.

Shajib은 관측 우주론과 은하 진화를 전문으로 하며 강력한 중력 렌즈를 적용하여 허블 상수를 측정하고 암흑 에너지 매개변수를 좁힙니다. Frieman의 작업은 또한 관측 우주론에 중점을 두고 있으며, SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 및 DES와 같은 대규모 하늘 조사를 활용하여 우주의 기원, 구조 및 운명을 연구하는 동시에 우주의 가속 팽창을 이끄는 신비한 힘을 조사합니다.

시카고 대학교는 Shajib 및 Frieman과 그들의 연구 결과, 이러한 새로운 모델이 우주 진화에 대한 이해에 어떤 ​​의미를 가질 수 있는지, 미래의 관측을 통해 암흑 에너지가 실제로 시간이 지남에 따라 변하는지 여부를 어떻게 밝힐 수 있는지에 대해 이야기했습니다.

우주 연구에서 암흑에너지가 중요한 이유는 무엇입니까?

프리먼: 이제 우리는 우주에 암흑에너지가 얼마나 많은지 정확하게 알고 있지만, 물리적인 이해는 없습니다. 무엇 그것은. 가장 간단한 가설은 그것이 빈 공간 자체의 에너지이며, 이 경우 시간이 지나도 변하지 않을 것이라는 것입니다. 이는 지난 세기 초 Einstein, Lemaitre, de Sitter 등으로 거슬러 올라가는 개념입니다. 우리가 우주의 70%가 무엇인지 거의 또는 전혀 모른다는 것은 다소 당혹스럽습니다. 그리고 그것이 무엇이든 그것은 우주의 미래 진화를 결정하게 될 것입니다.

우주론자들은 최근 어떤 발견을 통해 암흑 에너지가 진화할 수 있다고 생각하게 되었습니까?

샤집: 일부 관측 불일치를 해결하기 위해 90년대 암흑에너지가 발견된 이후 암흑에너지의 역학적 특성에 대한 관심이 있었지만, 최근까지 대부분의 주요하고 견고한 데이터 세트는 표준 우주론으로 인정되는 비진화 암흑에너지 모델과 일치했습니다. 그러나 진화하는 암흑 에너지에 대한 관심은 지난해 초신성, 중입자 음파 진동, DES, DESI 및 플랑크 실험의 우주 마이크로파 배경 데이터의 조합으로 다시 불붙었습니다. 이러한 데이터 세트 조합은 표준적이고 진화하지 않는 암흑 에너지 모델과 큰 불일치를 나타냅니다. 진화하지 않는 암흑에너지의 흥미로운 특징은 공간이 팽창하더라도 밀도가 시간이 지나도 일정하게 유지된다는 것입니다. 그러나 진화하는 암흑에너지 모델의 경우 암흑에너지 밀도는 시간에 따라 변할 것입니다.

프리먼: 이러한 조사의 데이터를 통해 우리는 우주 팽창의 역사, 즉 과거에 여러 시대에 우주가 얼마나 빨리 팽창했는지를 추론할 수 있습니다. 암흑에너지가 시간에 따라 진화한다면 그 역사는 암흑에너지가 일정한 경우와 다를 것입니다. 우주 팽창의 역사 결과에 따르면 지난 수십억 년 동안 암흑 에너지의 밀도는 약 10% 감소했습니다. 다른 물질과 에너지의 밀도보다 많지도 적지도 않지만 여전히 상당한 수준입니다.

본 연구의 목적은 무엇이며, 전반적인 결과는 무엇이었나요?

샤집 그리고 프리먼: 본 연구의 목적은 다음과 같은 예측을 비교하는 것입니다. 물리적 최신 데이터 세트를 사용하여 암흑 에너지 진화에 대한 모델을 추론하고 물리적 이 비교에서 암흑 에너지의 특성. 대부분의 이전 데이터 분석에 사용된 진화하는 암흑 에너지 “모델”은 물리적 모델처럼 동작하도록 제한되지 않는 수학 공식일 뿐입니다. 우리 논문에서 우리는 진화하는 암흑 에너지에 대한 물리학 기반 모델을 데이터와 직접 비교하고 이러한 모델이 표준, 비진화 암흑 에너지 모델보다 현재 데이터를 더 잘 설명한다는 것을 발견했습니다. 우리는 또한 DESI 및 LSST(Vera Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time)와 같은 가까운 미래 조사를 통해 이러한 모델이 올바른지, 아니면 암흑 에너지가 실제로 일정한지를 확실하게 알 수 있음을 보여줍니다.

제시된 모델과 기존 모델과 비교하여 암흑 에너지의 동작을 더 잘 설명하는 이유를 설명하십시오.

프리먼: 이 모델은 액시온(axion)이라고 불리는 가상의 입자에 대한 입자 물리학 이론을 기반으로 합니다. 액시온(Axions)은 1970년대 물리학자들에 의해 처음으로 예측되었는데, 그들은 강한 상호작용의 특정 관찰된 특징을 설명하려고 했습니다. 오늘날 액시온은 암흑 물질의 유력한 후보로 간주되며, 페르미 연구소와 시카고 대학의 물리학자들을 포함하여 전 세계적으로 액시온을 적극적으로 찾고 있는 실험이 진행되고 있습니다.

우리 논문의 모델은 암흑물질이 아닌 암흑에너지로 작용하는 다른 초경량 버전의 액시온을 기반으로 합니다. 이 모델에서 암흑 에너지는 실제로 우주 역사의 처음 수십억 년 동안 일정하지만 액시온은 마치 정지 상태에서 풀려나 굴러가기 시작하는 경사진 들판의 공처럼 진화하기 시작하고 밀도가 천천히 감소할 것이며, 이것이 데이터가 선호하는 것으로 보입니다. 따라서 데이터는 전자보다 약 38배 가벼운 자연계의 새로운 입자의 존재를 시사합니다.

우주 팽창을 이해하는 데 이러한 발견이 미치는 영향은 무엇입니까?

샤집: 이 모델에서는 시간이 지남에 따라 암흑에너지 밀도가 감소합니다. 암흑에너지는 우주의 가속 팽창의 원인이므로 밀도가 감소하면 시간이 지남에 따라 가속도도 감소합니다. 우주의 아주 먼 미래를 생각한다면, 암흑에너지의 다양한 특성은 다양한 결과를 초래할 수 있습니다. 이러한 결과의 두 가지 극단은 가속된 팽창 자체가 모든 것, 심지어 원자까지 찢을 정도로 가속되는 빅 립(Big Rip)과 우주가 어느 시점에서 팽창을 멈추고 다시 붕괴하는 빅 크런치(역 빅뱅처럼 보일 것)입니다. 우리의 모델은 우주가 이 두 가지 극단을 모두 피할 것이라고 제안합니다. 우주는 수십억 년 동안 가속 팽창을 겪으면서 차갑고 어두운 우주, 즉 빅 동결(Big Freeze)을 낳을 것입니다.

이러한 결과가 덜 분명한 다른 의미를 가질 수 있습니까?

프리먼: 제가 상상할 수 있는 유일한 실질적인 의미는 이러한 아이디어를 더욱 탐구하기 위해 개발해야 하는 기술입니다. 예를 들어 새로운 망원경 제작, 새로운 위성 발사, 새로운 탐지기 개발 등이 있습니다. 그러한 발전은 앞으로 수조 년 동안 일어날 사건보다 우리 삶에 훨씬 더 큰 영향을 미칠 가능성이 높습니다.

이번 결과에서 가장 흥미로운 점은 무엇입니까?

샤집: 본 논문에서는 DES, DESI, SDSS, Time-Delay COSMOgraphy, 플랑크그리고 아타카마 우주론 망원경(Atacama Cosmology Telescope) – 그리고 그것들을 결합하여 현재까지 암흑 에너지에 대한 가장 제한적인 측정을 얻었습니다. 이 모든 측정은 광범위한 실험에서 나온 것이므로 어떤 면에서는 우주 공동체 전체가 수집한 집단적 지식을 나타냅니다.

프리먼: 2003년에 DES 작업을 시작했을 때 우리의 목표는 암흑 에너지의 특성을 제한하여 그것이 일정한지 아니면 변화하는지를 결정하는 것이었습니다. 20년 동안 데이터는 그것이 일정하다는 것을 나타냈습니다. 데이터가 일관되게 가정을 뒷받침했기 때문에 우리는 그 질문을 거의 포기했습니다. 그러나 이제 우리는 암흑 에너지가 변화할 수 있다는 힌트를 20년 만에 처음으로 얻었습니다. 만약 그것이 진화하고 있다면 그것은 근본적인 물리학에 대한 우리의 이해를 변화시킬 새로운 무언가임에 틀림없습니다. 그 느낌은 우리가 처음에 있었던 곳을 연상시킵니다. 이러한 힌트가 잘못된 것으로 판명될 수도 있지만 우리는 그 질문에 대한 답을 찾는 단계에 있을 수 있으며 이는 매우 흥미로운 일입니다.

고체 물질 내부의 전자는 놀라울 정도로 유사한 방식으로 행동합니다. 추가 에너지를 얻으면(예: 물질이 다른 전자와 충돌할 때) 때때로 고체에서 분리될 수 있습니다. 이 프로세스는 수십 년 동안 알려져 왔으며 많은 기술의 기초를 형성합니다. 그러나 최근까지 과학자들은 이를 정확하게 계산할 수 없었습니다. 이제 TU Wien의 여러 그룹의 연구원들이 해결책을 찾았습니다. 개구리가 올바른 입구를 찾아야 하는 것처럼 전자도 “출입구 상태”라고 알려진 특정 “출구”를 찾아야 합니다.

간단한 설정, 예상치 못한 결과

“상대적으로 느린 전자가 나오는 고체는 물리학에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 전자의 에너지로부터 우리는 물질에 대한 귀중한 정보를 추출할 수 있습니다”라고 연구의 제1저자이자 TU Wien 응용 물리학 연구소의 Anna Niggas는 설명합니다.

모든 물질 내부에는 다양한 에너지를 지닌 전자가 존재할 수 있습니다. 특정 에너지 한계 이하로 유지되는 한 그들은 갇혀 있는 상태로 유지됩니다. 물질에 추가 에너지가 공급되면 일부 전자가 이 경계를 넘어설 수 있습니다.

TU Wien의 원자 및 플라즈마 물리학 그룹 책임자인 Richard Wilhelm 교수는 “이 모든 전자가 충분한 에너지를 가지면 단순히 물질을 떠난다고 가정할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “그게 사실이라면 상황은 간단할 것입니다. 우리는 물질 내부의 전자 에너지를 보고 어떤 전자가 외부에 나타나야 하는지 직접 추론할 것입니다. 그러나 밝혀진 바에 따르면 그런 일은 일어나지 않습니다.”

이론적인 모델과 실험적인 결과는 종종 일치하지 않았습니다. 이러한 불일치는 특히 “다양한 양의 층을 가진 그래핀 구조와 같은 서로 다른 재료가 매우 유사한 전자 에너지 수준을 가질 수 있지만 방출된 전자에서 완전히 다른 동작을 나타낼 수 있기 때문에” Anna Niggas는 말했습니다.

출입구 없이는 출구가 없습니다

중요한 발견은 에너지만으로는 전자의 탈출 여부를 결정할 수 없다는 것입니다. 여전히 물질 밖으로 나오지 못하는 에너지 임계값 이상의 양자 상태가 있는데, 이는 이전 모델에서는 누락된 사실입니다. “에너지적인 관점에서 볼 때, 전자는 더 이상 고체에 묶여 있지 않습니다. 전자는 자유 전자의 에너지를 갖고 있지만 여전히 고체가 있는 곳에 공간적으로 남아 있습니다”라고 Richard Wilhelm은 말합니다. 전자는 충분히 높이 뛰어오르지만 출구를 찾지 못하는 개구리처럼 행동합니다.

이론 물리학 연구소의 Florian Libisch 교수는 “전자는 소위 출입구 상태라고 하는 매우 특정한 상태를 차지해야 합니다.”라고 설명합니다. “이러한 상태는 실제로 고체 밖으로 이어지는 상태와 강력하게 결합됩니다. 충분한 에너지를 가진 모든 상태가 그러한 출입구 상태는 아닙니다. 단지 외부로 ‘열린 문’을 나타내는 상태일 뿐입니다.”

Anna Niggas는 “처음으로 우리는 전자 스펙트럼의 모양이 물질 자체뿐만 아니라 그러한 공진 출입구 상태가 존재하는지 여부와 위치에 결정적으로 의존한다는 것을 보여주었습니다.”라고 말했습니다. 흥미롭게도 이러한 상태 중 일부는 재료의 5개 이상의 레이어가 쌓일 때만 나타납니다. 이러한 통찰력은 연구 및 첨단 기술 모두에서 적층형 재료를 정확하게 설계하고 적용할 수 있는 새로운 기회를 제공합니다.

경량 물질 시스템에서는 많은 방사체(예: 원자)가 공동 내에서 동일한 광학 모드를 공유합니다. 이 모드는 거울 사이에 갇힌 빛의 패턴을 나타내며, 고립된 원자가 나타낼 수 없는 집단적 행동을 가능하게 합니다. 핵심적인 예는 원자가 완벽한 동기화로 빛을 방출하여 개별 방출의 합보다 훨씬 더 큰 밝기를 생성하는 양자 효과인 초복사입니다.

초복사에 대한 대부분의 초기 연구에서는 가벼운 물질 결합이 지배적이라고 가정하여 전체 원자 그룹을 공동의 전자기장에 연결된 하나의 큰 “거대한 쌍극자”로 모델링했습니다. 연구의 첫 번째 저자이자 바르샤바 대학교에서 박사 학위를 취득했으며 현재 신기술 센터에서 연구를 수행하고 있는 João Pedro Mendonça 박사는 “광자는 각 방사체를 공동 내부의 다른 방사체와 연결하는 중재자 역할을 합니다.”라고 설명합니다. 그러나 실제 물질에서는 인근 원자도 종종 간과되는 단거리 쌍극자-쌍극자 힘을 통해 상호 작용합니다. 새로운 연구는 이러한 고유한 원자-원자 상호작용을 고려할 때 어떤 일이 일어나는지 조사합니다. 연구 결과는 그러한 상호 작용이 초복사를 담당하는 광자 매개 결합과 경쟁하거나 강화할 수 있음을 보여줍니다. 이 균형을 이해하는 것은 빛과 물질이 서로 강하게 영향을 미치는 실험을 해석하는 데 필수적입니다.

가벼운 물질 상호작용에서 얽힘의 역할

이 동작의 중심에는 양자 얽힘, 즉 양자 상태를 공유하는 입자 간의 깊은 연결이 있습니다. 그러나 많은 일반적인 이론적 방법은 빛과 물질을 별도의 실체로 취급하여 이 중요한 연결 고리를 삭제합니다. “반고전주의 모델은 양자 문제를 크게 단순화하지만 중요한 정보를 잃는 대가를 치르게 됩니다. 그들은 광자와 원자 사이의 가능한 얽힘을 사실상 무시하며 어떤 경우에는 이것이 좋은 근사치가 아니라는 것을 발견했습니다.”라고 저자는 지적합니다.

이 문제를 해결하기 위해 팀은 얽힘을 명시적으로 표현하는 계산 방법을 개발하여 원자 및 광자 하위 시스템 내부와 사이의 상관 관계를 추적할 수 있도록 했습니다. 그들의 결과는 인접한 원자 사이의 직접적인 상호 작용이 초복사에 대한 임계값을 낮출 수 있으며 핵심 특성을 공유하는 이전에 알려지지 않은 정렬된 위상을 드러낼 수도 있음을 보여줍니다. 전반적으로, 이 연구는 가벼운 물질 행동의 전체 범위를 정확하게 설명하기 위해서는 얽힘을 포함하는 것이 필수적이라는 것을 보여줍니다.

양자 기술에 대한 시사점

이 발견은 근본적인 이해를 심화하는 것 외에도 미래 양자 기술에 실질적인 의미를 갖습니다. 공동 기반 경량 물질 시스템은 양자 배터리(집단 양자 효과를 활용하여 훨씬 빠르게 충전 및 방전할 수 있는 개념적 에너지 저장 장치)를 포함한 많은 신흥 장치의 핵심입니다. Superradiance는 두 프로세스의 속도를 모두 높여 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

새로운 발견은 미세한 원자 상호 작용이 이러한 과정에 어떻게 영향을 미치는지 명확하게 보여줍니다. 원자-원자 상호 작용의 강도와 특성을 조정함으로써 과학자들은 초복사에 필요한 조건을 조정하고 에너지가 시스템을 통해 이동하는 방식을 제어할 수 있습니다. João Pedro Mendonça는 “모델에서 가벼운 물질의 얽힘을 유지하면 장치가 언제 빠르게 충전되고 언제 충전되지 않을지 예측할 수 있습니다. 이는 다체 효과를 실용적인 설계 규칙으로 전환합니다”라고 João Pedro Mendonça는 말했습니다. 유사한 원리는 양자 통신 네트워크와 고정밀 센서를 발전시킬 수도 있습니다.

이 연구는 여러 기관의 전문 지식을 한자리에 모은 국제 파트너십을 통해 성장했습니다. João Pedro Mendonça는 바르샤바 대학교의 “Excellence Initiative – Research University”(IDUB) 프로그램과 폴란드 국립 학술 교류 기관(NAWA)의 지원을 받아 미국에서 여러 차례 연구 체류를 수행했습니다. 연구원들은 협업과 이동성이 성공의 핵심이라고 강조합니다. “이것은 국제적인 이동성과 협력이 어떻게 획기적인 발전의 문을 열 수 있는지 보여주는 훌륭한 예입니다.”라고 팀은 결론지었습니다.

이는 전 세계 탄소 배출량의 약 6%에 해당합니다.

이제 케임브리지 대학이 이끄는 팀은 이 중요한 산업을 궁극적으로 “탈화석화”할 수 있는 혁신적인 접근 방식을 탐구하고 있습니다.

그들의 혁신에는 빛을 흡수하는 유기 고분자와 박테리아 효소를 결합하여 햇빛, 물, 이산화탄소를 추가 화학 반응에 동력을 공급할 수 있는 청정 연료인 포름산염으로 변환하는 하이브리드 장치가 포함됩니다.

이 “반인공 잎”은 식물이 햇빛을 에너지로 바꾸는 데 사용하는 자연 과정인 광합성을 복제하고 전적으로 자체 전력으로 작동합니다. 독성 또는 불안정한 광 흡수제에 의존했던 이전 디자인과 달리 이 새로운 바이오하이브리드 모델은 무독성 재료를 사용하고 더 효율적으로 작동하며 추가 첨가제 없이 안정성을 유지합니다.

실험실 테스트에서 팀은 햇빛을 사용하여 이산화탄소를 포름산염으로 전환한 다음 이를 ‘도미노’ 반응에 직접 적용하여 의약품에 사용되는 귀중한 화합물을 합성하여 높은 수율과 순도를 모두 달성했습니다.

에 발표된 연구 결과에 따르면 줄이는 유기 반도체가 바이오 하이브리드 시스템에서 빛을 포착하는 구성 요소 역할을 하여 차세대 친환경 인공 잎의 길을 닦은 최초의 사례입니다.

화학 산업은 여전히 ​​세계 경제의 초석으로 남아 있으며 의약품, 비료부터 플라스틱, 페인트, 전자 제품, 세척제, 세면도구에 이르기까지 광범위한 제품을 생산합니다.

연구를 주도한 케임브리지 대학 화학과의 Erwin Reisner 교수는 “우리가 순환적이고 지속 가능한 경제를 구축하려면 화학 산업은 우리가 해결해야 할 크고 복잡한 문제입니다.”라고 말했습니다. “우리는 우리 모두에게 필요한 수많은 중요한 제품을 생산하는 이 중요한 부문의 화석을 제거할 수 있는 방법을 찾아야 합니다. 우리가 올바르게 할 수 있다면 이는 엄청난 기회입니다.”

Reisner의 연구 그룹은 화석 연료에 의존하지 않고 햇빛을 탄소 기반 연료 및 화학 물질로 바꾸는 인공 잎 개발을 전문으로 합니다. 그러나 초기 설계의 대부분은 빠르게 분해되거나 태양 스펙트럼의 대부분을 낭비하거나 납과 같은 독성 요소를 포함하는 합성 촉매 또는 무기 반도체에 의존합니다.

Reisner 연구실에서 박사 과정의 일환으로 연구를 완료한 공동 제1저자 Celine Yeung 박사는 “독성 성분을 제거하고 유기 원소를 사용하기 시작할 수 있다면 원치 않는 부작용 없이 깨끗한 화학 반응과 단일 최종 생성물을 얻을 수 있습니다”라고 말했습니다. “이 장치는 두 가지 장점을 모두 결합한 것입니다. 유기 반도체는 조정이 가능하고 무독성이며, 생체촉매는 매우 선택적이고 효율적입니다.”

새로운 장치는 황산염 환원 박테리아의 효소와 유기 반도체를 통합하여 물을 수소와 산소로 분리하거나 이산화탄소를 포름산염으로 변환합니다.

연구자들은 또한 오랜 과제를 해결했습니다. 즉, 대부분의 시스템에는 효소 작동을 유지하기 위해 완충제라고 알려진 화학 첨가제가 필요합니다. 이는 빠르게 분해되어 안정성을 제한할 수 있습니다. 연구진은 보조 효소인 탄산탈수효소를 다공성 티타니아 구조에 삽입함으로써 지속 불가능한 첨가물 없이 탄산수와 유사한 간단한 중탄산염 용액에서 시스템이 작동할 수 있도록 했습니다.

Reisner 연구실의 박사후 연구원이자 공동 제1저자인 Yongpeng Liu 박사는 “이것은 마치 큰 퍼즐과 같습니다.”라고 말했습니다. “우리는 단일 목적을 위해 함께 모으려고 노력해 온 다양한 구성 요소를 모두 가지고 있습니다. 이 특정 효소가 전극에 어떻게 고정되는지 알아내는 데 오랜 시간이 걸렸지만 이제 이러한 노력의 결실을 보기 시작했습니다.”

“효소가 어떻게 작동하는지 실제로 연구함으로써 우리는 샌드위치 같은 장치의 다양한 층을 구성하는 재료를 정확하게 설계할 수 있었습니다”라고 Yeung은 말했습니다. “이 디자인은 작은 나노 크기부터 전체 인공 잎에 이르기까지 부품이 더욱 효과적으로 함께 작동하도록 만들었습니다.”

테스트 결과 인공 잎은 높은 전류를 생성하고 전자를 연료 생성 반응으로 유도하는 데 있어 거의 완벽한 효율성을 달성한 것으로 나타났습니다. 이 장치는 24시간 이상 성공적으로 작동했습니다. 이는 이전 설계보다 두 배 이상 긴 시간입니다.

연구원들은 장치의 수명을 연장하고 다양한 유형의 화학 제품을 생산할 수 있도록 적용할 수 있도록 설계를 더욱 개발하기를 희망하고 있습니다.

Reisner는 “우리는 효율적이고 내구성이 있을 뿐만 아니라 독성이 있거나 지속 불가능한 구성 요소가 없는 태양열 구동 장치를 만드는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다.”라고 말했습니다. “이것은 미래에 친환경 연료와 화학 물질을 생산하기 위한 기본 플랫폼이 될 수 있습니다. 흥미롭고 중요한 화학을 수행할 수 있는 진정한 기회입니다.”

이 연구는 싱가포르 과학기술연구청(A*STAR), 유럽 연구 위원회, 스위스 국립 과학 재단, 왕립 공학 아카데미, 영국 연구 혁신(UKRI)의 일부 지원을 받았습니다. Erwin Reisner는 케임브리지 세인트 존스 칼리지의 펠로우입니다. Celine Yeung은 케임브리지 다우닝 칼리지의 회원입니다.

아일랜드 메이누스 대학교 화학과의 Eithne Dempsey 박사와 그녀의 전 박사 과정 학생인 Colm McKeever 박사는 총이 발사될 때 발생하는 강렬한 열에 노출된 후에도 황동 케이스에 지문이 나타나는 새로운 전기화학 공정을 설계했습니다.

오랫동안 지속되어 온 법의학 문제 해결

수십 년 동안 법의학 전문가들은 총기나 탄약에서 지문을 채취하는 데 어려움을 겪었습니다. 총격 중에 발생하는 극한의 온도, 가스 및 마찰은 일반적으로 생물학적 잔류물을 파괴합니다. 이 때문에 많은 범죄자들은 ​​발사된 무기와 탄피가 범죄 현장과 연결될 수 없다는 가정에 의존해 왔습니다.

“법의학 수사에서 성배는 항상 발사된 탄약통에서 지문을 검색하는 것이었습니다.”라고 Dempsey 박사는 말했습니다. “전통적으로 강렬한 발사열은 생물학적 잔류물을 모두 파괴합니다. 그러나 우리의 기술은 그렇지 않으면 감지할 수 없는 지문 능선을 드러낼 수 있었습니다.”

연구팀은 특별히 선택된 재료의 얇은 층으로 황동 케이스를 코팅하면 숨겨진 지문 능선이 노출될 수 있음을 발견했습니다. 기존의 많은 법의학 방법과 달리 이 접근 방식은 독성 화학 물질이나 고가의 고성능 장비에 의존하지 않습니다. 대신, 환경 친화적인 폴리머를 사용하고 에너지가 거의 필요하지 않아 몇 초 만에 선명한 지문 이미지를 생성할 수 있습니다.

이 공정은 화학 용액으로 채워진 전기화학 셀 내부에 황동 케이스를 배치하여 작동합니다. 낮은 전압이 가해지면 화학물질이 표면을 향해 끌어당겨 지문 융선 사이의 작은 틈을 메우고 선명한 고대비 이미지를 형성합니다. 결과는 거의 즉시 나타납니다.

McKeever 박사는 “케이싱 표면에 남아 있는 탄 물질을 스텐실로 사용하여 틈새 사이에 특정 물질을 배치하여 시각화할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

지속적인 결과와 새로운 조사 가능성

테스트 결과, 이 기술은 최대 16개월까지 숙성된 샘플에도 효과가 있어 놀라운 내구성을 입증한 것으로 나타났습니다.

이 연구는 총을 발사하면 케이스에 남아있는 지문이 제거된다는 현재 가정이 있는 범죄 수사에 중요한 의미를 갖습니다.

McKeever 박사는 “현재 탄약 탄피에 대한 법의학 분석의 가장 좋은 사례는 탄피를 발사한 총과 일치시키는 것입니다.”라고 말했습니다. “그러나 우리는 이와 같은 방법이 총을 장전한 실제 사람과 일치할 수 있기를 바랍니다.”

팀은 특히 전통적으로 지문 감지에 저항성이 있고 전 세계적으로 사용되는 가장 일반적인 유형의 재료인 황동 탄약 케이스에 중점을 두었습니다.

연구원들은 자신들이 개발한 황동의 지문 테스트가 다른 금속 표면에도 적용되어 총기 관련 범죄에서 방화에 이르기까지 잠재적인 법의학 응용 범위를 확장할 수 있다고 믿습니다.

이 기술은 전압을 제어하고 휴대폰만큼 휴대할 수 있는 전위차계(potentiostat)라는 장치를 사용하여 소형 포렌식 테스트 키트를 만드는 것이 가능합니다.

McKeever 박사는 “이 방법을 사용하여 탄약 케이스를 전극으로 전환하여 케이스 표면에서 화학 반응을 일으킬 수 있게 되었습니다.”라고 말했습니다.

실제 사용을 향하여

초기 결과는 유망하지만 새로운 지문 복구 방법은 전 세계 법 집행 기관에서 사용되기 전에 추가 테스트와 검증이 필요합니다. Research Ireland와 Maynooth University가 지원하는 이 프로젝트는 최근 주요 법의학 저널에 게재되었으며 글로벌 치안 및 범죄 수사를 위한 중요한 진전을 나타냅니다.

그래핀은 오랫동안 HHG 연구의 유망한 후보였지만 완벽한 대칭으로 인해 원래 광원의 홀수 배수인 주파수인 홀수 고조파만 생성할 수 있었습니다. 이 기술의 실용화에 필수적인 고조파조차 달성하기가 훨씬 어려웠습니다.

양자 재료가 장벽을 허물다

최근에 발표된 연구에서는 빛: 과학 및 응용Miriam Serena Vitiello 교수가 이끄는 연구 그룹은 광학 과학 분야에서 큰 발전을 이루었습니다. 연구팀은 이국적인 양자 물질을 사용하여 HHG를 전자기 스펙트럼의 새롭고 이전에는 도달할 수 없었던 부분으로 성공적으로 확장했습니다.

그들의 연구는 내부에서 전기 절연체 역할을 하지만 표면을 따라 전기를 전도하는 특별한 종류의 재료인 위상 절연체(TI)에 중점을 두고 있습니다. 이러한 물질은 강한 스핀-궤도 결합 및 시간 반전 대칭으로 인해 특이한 양자 거동을 나타냅니다. 과학자들은 TI가 고급 형태의 고조파 생성을 지원할 수 있다고 예측했지만 아직까지 이를 실험적으로 입증한 사람은 없었습니다.

양자 나노구조로 빛 증폭

연구진은 분할 링 공진기라고 불리는 특수 나노 구조를 설계하고 이를 Bi2Se₃의 얇은 층과 (InₓBi₁₋ₓ)2Se₃로 만든 반 데르 발스 이종 구조와 통합했습니다. 이 공진기는 들어오는 빛을 크게 강화하여 팀이 짝수 THz 주파수와 홀수 THz 주파수 모두에서 HHG를 관찰할 수 있게 해 주었는데, 이는 탁월한 성과입니다.

그들은 6.4THz(짝수)와 9.7THz(홀수) 사이의 주파수 상향 변환을 기록하여 토폴로지 재료의 대칭 내부와 비대칭 표면이 빛 생성에 어떻게 기여하는지 밝혀냈습니다. 이 결과는 토폴로지 효과가 THz 범위에서 고조파 동작을 어떻게 형성할 수 있는지에 대한 최초의 명확한 시연 중 하나를 나타냅니다.

차세대 테라헤르츠 기술을 향하여

이 실험적 성과는 오랜 이론적 예측을 검증할 뿐만 아니라 소형 테라헤르츠 광원, 센서 및 초고속 광전자 부품 개발을 위한 새로운 기반을 구축합니다. 이는 연구원들에게 나노 규모에서 대칭, 양자 상태 및 가벼운 물질 상호 작용 간의 복잡한 상호 작용을 연구하는 새로운 방법을 제공합니다.

업계가 계속해서 더 작고, 더 빠르고, 더 효율적인 장치를 요구함에 따라 이러한 발전은 실제 혁신을 주도할 양자 재료의 잠재력이 커지고 있음을 강조합니다. 이번 발견은 또한 광학적 방법으로 구동되는 작고 조정 가능한 테라헤르츠 광원의 생성을 가리키며, 이는 고속 통신, 의료 영상 및 양자 컴퓨팅 분야의 기술을 재편할 수 있는 발전입니다.

메릴랜드 대학과 코넬 대학의 연구원들이 주도한 이번 연구는 지구에서 400광년 떨어진 곳에 위치한 “초고온 목성”으로 분류되는 거대한 가스 거인 WASP-18b의 온도를 차트로 표시합니다. 팀은 분광학 일식 매핑이라고도 하는 3D 일식 매핑이라는 방법을 적용했는데, 이 기술이 전체 3D 온도 지도를 구축하는 데 처음으로 사용된 것입니다. 이 작업은 NASA의 제임스 웹 우주 망원경(JWST)의 매우 민감한 관측을 사용하여 2023년에 그룹이 발표한 2D 일식 지도에서 확장됩니다.

“이 기술은 위도, 경도, 고도 등 세 가지 차원을 동시에 조사할 수 있는 유일한 기술입니다.”라고 UMD의 천문학 조교수이자 논문 공동 저자인 Megan Weiner Mansfield가 말했습니다. “이것은 우리가 천체를 연구하는 데 필요한 것보다 더 높은 수준의 세부 정보를 제공합니다.”

이 접근 방식을 통해 과학자들은 한때 지상 망원경이 목성의 대적점과 줄무늬 구름을 기록했던 것처럼 JWST로 관찰할 수 있는 많은 외계 행성의 대기 차이를 차트로 작성할 수 있습니다.

“일식 매핑을 사용하면 호스트 별이 너무 밝아서 직접 볼 수 없는 외계 행성의 이미지를 얻을 수 있습니다.”라고 코넬 대학 천문학과의 박사후 연구원인 Ryan Challener가 말했습니다. “이 망원경과 이 새로운 기술을 통해 우리는 태양계 이웃과 동일한 선상에 있는 외계 행성을 이해하기 시작할 수 있습니다.”

외계행성을 발견하는 것은 일반적으로 별보다 훨씬 어둡고 종종 전체 빛의 1% 미만을 기여하기 때문에 어렵습니다. 일식 매핑은 행성이 별 뒤로 움직일 때 빛의 작은 변화를 측정하여 다른 영역을 교대로 숨기고 드러냅니다. 이러한 작은 밝기 변화를 지구상의 특정 위치에 연결하고 이를 여러 색상으로 분석함으로써 과학자들은 위도, 경도 및 고도에 걸쳐 온도를 재구성할 수 있습니다.

WASP-18b는 목성 10배 정도의 질량을 갖고 있으며 단 23시간 만에 궤도를 완료하고 화씨 5,000도 근처의 온도에 도달하기 때문에 이 테스트에 매우 적합합니다. 이러한 속성은 새로운 매핑 방법에 대해 비교적 강력한 신호를 제공합니다.

팀의 초기 2D 지도는 단일 색상의 빛을 사용했습니다. 3D 버전의 경우 NIRISS(Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph)의 동일한 JWST 데이터를 다양한 파장에 걸쳐 재분석했습니다. 각 색상은 WASP-18b 대기의 다양한 층을 조사하며 특정 온도와 고도에 해당합니다. 이러한 레이어를 결합하면 상세한 3차원 온도 구조가 생성됩니다.

Challener는 “물이 흡수하는 파장에서 지도를 만들면 대기의 물 데크를 볼 수 있는 반면, 물이 흡수하지 않는 파장은 더 깊은 곳을 탐색하게 됩니다.”라고 Challener는 설명했습니다. “이것을 합치면 이 대기의 온도에 대한 3D 지도를 얻을 수 있습니다.”

3D 분석은 행성이 조석 고정되어 있기 때문에 항상 별을 향하고 있는 행성의 영구 주간 면에서 분광학적으로 구별되는 영역을 식별합니다. 원형 열점은 별의 빛이 가장 직접적으로 닿는 곳에 위치하며, 바람이 너무 약해 열을 효율적으로 퍼뜨리는 것처럼 보입니다. 더 차가운 고리가 행성 가장자리 근처의 뜨거운 중심을 둘러싸고 있습니다. 측정 결과는 또한 행성 평균과 비교하여 핫스팟 내의 수증기가 감소한 것으로 나타났습니다.

Weiner Mansfield는 “우리는 인구 수준에서 이런 일이 일어나는 것을 보았습니다. 물이 있는 더 차가운 행성과 물이 없는 더 뜨거운 행성을 볼 수 있습니다”라고 Weiner Mansfield는 설명했습니다. “그러나 이것이 하나의 행성에 걸쳐 부서지는 것을 본 것은 이번이 처음입니다. 그것은 하나의 대기이지만 물이 있는 더 차가운 지역과 물이 부서지는 더 뜨거운 지역을 볼 수 있습니다. 그것은 이론으로 예측되었지만 실제 관찰을 통해 실제로 이것을 보는 것은 정말 흥미롭습니다.”

추가 JWST 관측을 통해 향후 3D 일식 지도의 공간 세부정보를 더욱 선명하게 만들 수 있습니다. Weiner Mansfield는 이 방법이 확인된 6,000개 이상의 외계 행성 중 수백 개에 달하는 많은 “뜨거운 목성”을 연구할 수 있는 새로운 기회를 열어준다고 언급했습니다. 그녀는 또한 WASP-18b와 같은 거대 가스 행성을 넘어 더 작고 바위가 많은 세계에 3D 일식 매핑을 적용하는 것을 목표로 하고 있습니다.

맨스필드는 “다른 행성의 온도를 이렇게 자세하게 보고 지도로 그릴 수 있는 도구를 갖게 된 것은 매우 흥미롭다. 이를 통해 우리는 다른 유형의 외계행성에서도 이 기술을 사용할 수 있게 됐다. 예를 들어 행성에 대기가 없는 경우에도 이 기술을 사용하여 표면 자체의 온도를 지도로 그려 그 구성을 이해할 수 있다”고 말했다. “WASP-18b는 더 예측 가능했지만 이전에는 전혀 예상하지 못했던 것들을 볼 수 있는 기회를 갖게 될 것이라고 믿습니다.”

이 연구는 James Webb Space Telescope의 Transiting Exoplanet Community Early Release Science Program의 지원을 받았습니다.

• 덴마크에서 1,000명 이상의 참가자를 대상으로 한 데이터에 따르면 어린이와 청소년 사이에서 전자 기기를 더 많이 사용하거나 TV를 시청하는 시간은 고혈압, 고콜레스테롤, 인슐린 저항성을 포함한 심혈관 대사 질환 위험이 높아지는 것과 관련이 있습니다.
• 화면 사용 시간과 심대사 위험 사이의 연관성은 수면 시간이 적은 청소년에게서 가장 강력했으며, 이는 화면 사용이 수면 시간을 ‘훔쳐’ 건강에 해를 끼칠 수 있음을 시사한다고 연구진은 말했습니다.
• 연구원들은 이번 연구 결과가 장기적으로 심장 및 대사 건강을 보호하기 위한 잠재적인 방법으로서 젊은이들의 화면 습관을 해결하는 것이 중요하다는 점을 강조한다고 말했습니다.

초기 심장 및 대사 위험과 관련된 화면 시간

TV, 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터 또는 게임 시스템에서 많은 시간을 보내는 어린이와 청소년은 혈압 상승, 바람직하지 않은 콜레스테롤 수치 및 인슐린 저항성과 같은 심장 대사 문제에 직면할 가능성이 더 높은 것으로 보입니다. 연구 결과는 미국 심장 협회 저널미국 심장 협회(American Heart Association)의 오픈 액세스 동료 검토 저널입니다.

미국심장협회(American Heart Association)의 2023년 과학 성명에서는 “심장대사 위험은 점점 더 젊은 연령층에서 발생하고 있다”고 보고했으며, 2013~2018년 국민건강영양조사조사(National Health and Nutrition Examination Survey) 데이터에서 2~19세 미국 청소년 중 29%만이 양호한 심장대사 건강을 보였다고 밝혔습니다.

덴마크 코호트는 일관된 패턴을 보여줍니다.

두 개의 덴마크 연구에서 1,000명 이상의 참가자를 평가한 결과, 명확한 연관성이 발견되었습니다. 오락용 화면 시청 시간이 많을수록 어린이와 청소년의 심혈관 및 전반적인 심장 대사 위험이 높아지는 것과 유의미한 관련이 있었습니다.

덴마크 코펜하겐 대학교 COPSAC(코펜하겐 유년기 천식에 관한 전향적 연구)의 연구원이자 연구의 주 저자인 데이비드 호너(David Horner) 박사는 “유년기와 청소년기에 임의적인 화면 시간을 제한하는 것은 장기적인 심장 및 대사 건강을 보호할 수 있습니다”라고 말했습니다. “우리의 연구는 이러한 연결이 일찍 시작된다는 증거를 제공하며 균형 잡힌 일상 생활의 중요성을 강조합니다.”

연구자들이 측정한 것

팀은 두 개의 COPSAC 그룹을 분석했습니다. 10세 그룹 중 한 그룹은 2010년에 뒤따랐고, 18세 그룹 중 한 그룹은 2000년에 뒤따랐습니다. 그들은 여가 화면 사용이 심대사 위험 요인과 어떤 관련이 있는지 조사했습니다. 스크린 타임에는 TV 및 영화 시청, 게임, 휴대폰, 태블릿 또는 컴퓨터에서의 재미 시간이 포함됩니다.

전반적인 위험을 포착하기 위해 연구자들은 허리둘레, 혈압, 고밀도 지단백질 또는 HDL “좋은” 콜레스테롤, 중성지방 및 혈당 수치를 포함한 대사 증후군의 여러 구성 요소를 기반으로 복합 심장대사 점수를 만들었습니다. 그들은 성별과 나이에 맞춰 조정되었습니다. 점수는 연구 평균(표준 편차)에 대한 각 참가자의 위험을 반영합니다. 0은 평균 위험을 나타내고 1은 평균보다 1표준 편차를 나타냅니다.

매 시간마다 합산됩니다.

분석에 따르면 오락용 화면 시청 시간이 1시간 늘어날 때마다 심대사 점수는 10세 어린이의 경우 약 0.08 표준편차, 18세 어린이의 경우 0.13 표준편차 증가하는 것으로 나타났습니다. Horner는 “이것은 하루에 3시간의 추가 화면 시간을 갖는 어린이가 또래에 비해 표준편차가 약 1/4에서 0.5배 더 높다는 것을 의미합니다.”라고 말했습니다.

“시간당 작은 변화이지만, 많은 청소년에게서 볼 수 있듯이 화면 시간이 하루에 3, 5, 심지어 6시간까지 누적되면 그 수치는 더해집니다.”라고 그는 말했습니다. “이를 전체 어린이 인구에 걸쳐 곱하면 성인기로 이어질 수 있는 초기 심장 대사 위험의 의미 있는 변화를 보고 있습니다.”

수면이 위험을 증가시키는 것으로 나타남

짧은 수면과 늦은 취침 시간은 화면 시청 시간과 심혈관 대사 위험 사이의 관계를 강화했습니다. 잠을 덜 자는 청소년은 동일한 양의 화면 노출과 관련된 위험이 눈에 띄게 더 높은 것으로 나타났습니다.

Horner는 “어린 시절 수면 시간이 이러한 관계를 완화했을 뿐만 아니라 부분적으로 설명하기도 했습니다. 화면 시청 시간과 심대사 위험 사이의 연관성 중 약 12%가 짧은 수면 시간을 통해 매개되었습니다”라고 Horner는 말했습니다. “이러한 발견은 불충분한 수면이 화면 시청 시간의 영향을 확대할 뿐만 아니라 화면 습관을 초기 대사 변화와 연결하는 주요 경로가 될 수 있음을 시사합니다.”

화면 사용과 관련된 대사 “지문”

기계 학습 분석에서 조사관은 화면 시간과 상관관계가 있는 것으로 보이는 혈액 대사산물의 독특한 패턴을 식별했습니다.

“우리는 화면 시간 행동의 잠재적인 생물학적 영향을 검증하는 ‘화면 시간 지문’이라는 일련의 혈액 대사 산물 변화를 감지할 수 있었습니다.”라고 그는 말했습니다. “동일한 대사체학 데이터를 사용하여 우리는 화면 시청 시간이 성인기의 심혈관 위험 예측과 연관되어 있는지 평가하여 유년기에서는 긍정적인 추세를, 청소년기에서는 유의미한 연관성을 발견했습니다. 이는 화면과 관련된 대사 변화가 장기적인 심장 건강 위험의 초기 신호를 전달할 수 있음을 시사합니다.

“소아 진료 중 화면 습관을 인식하고 논의하는 것은 다이어트나 신체 활동과 마찬가지로 더 광범위한 생활 방식 상담의 일부가 될 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. “이러한 결과는 또한 대사체 신호를 라이프스타일 위험의 초기 객관적 지표로 사용할 수 있는 기회를 열어줍니다.”

전문가의 실무 지도

이 연구에 참여하지 않은 미국 심장 협회의 젊은 심장 심혈관 질환 예방 위원회 의장인 Amanda Marma Perak, MD, MSCI., FAHA는 수면에 집중하는 것이 화면 시간 패턴을 바꾸는 훌륭한 출발점이라고 말했습니다.

시카고 노스웨스턴 대학교 파인버그 의과대학 소아과 및 예방의학과 조교수인 페락은 “화면 시간을 줄이는 것이 어렵다면 화면 시간을 더 일찍 옮기고 더 일찍, 더 오랫동안 잠자리에 드는 데 집중하는 것부터 시작하라”고 말했습니다.

어른들도 모범을 보일 수 있다고 그녀는 말했습니다. “우리 모두는 화면을 사용하므로 어린이, 청소년, 청소년이 성장하는 방식으로 건전한 화면 사용을 안내하는 것이 중요합니다. 부모는 언제 화면을 치워야 하는지, 어떻게 사용하는지, 멀티태스킹을 피하는 방법 등 건전한 화면 사용의 모범이 될 수 있습니다. 그리고 아이들이 좀 더 커질수록 저녁 식사 시간이나 다른 시간에 기기를 치워두는 이유를 더 명확하게 설명하세요.

“화면 없이 즐겁게 시간을 보내는 방법을 알고 지루함을 감당할 수 있는지 확인하세요. 지루함은 탁월함과 창의력을 낳으므로 자녀가 지루하다고 불평할 때 걱정하지 마십시오. 외로움과 불편함은 평생 동안 발생하므로 스크롤을 포함하지 않는 건강한 방식으로 자녀가 반응하도록 지원하고 멘토링할 수 있는 기회입니다.”

중요한 주의사항 및 다음 질문

이 작업은 관찰적이기 때문에 직접적인 원인과 결과보다는 연관성을 드러낸다. 또한 설문지를 통해 부모가 10세와 18세 어린이의 화면 사용을 보고했는데, 이는 실제 화면 사용 시간을 완벽하게 반영하지 못할 수 있습니다.

Horner는 향후 연구에서 화면 조명이 일주기 리듬을 방해하고 수면 시작을 지연시킬 수 있는 취침 시간 전 몇 시간 동안 화면 노출을 줄이는 것이 심장 대사 위험을 낮추는 데 도움이 되는지 여부를 테스트할 수 있다고 언급했습니다.

연구 세부사항, 배경 및 디자인

• 덴마크 COPSAC의 두 전향적 연구 그룹은 모자 쌍으로 구성되었으며, 2010년 연구 그룹에서는 10세까지, 2000년 연구 그룹에서는 18세까지의 어린이 출생부터 계획된 임상 방문 및 연구 평가에서 수집된 데이터를 분석했습니다.
• 설문지를 통해 10세 그룹과 18세 어린이의 부모는 젊은 참가자들이 TV나 영화를 시청하고, 콘솔/TV에서 게임을 하고, 여가를 위해 휴대폰, 태블릿 또는 컴퓨터를 사용하는 데 보낸 시간을 자세히 설명했습니다.
• 2010년 그룹의 경우 6세 어린이 657명, 10세 어린이 630명이 화면을 시청할 수 있는 시간이 있었습니다. 평균 화면 시간은 6세에서는 하루 2시간, 10세에서는 하루 3.2시간으로 시간이 지남에 따라 상당한 증가를 나타냅니다.
• 2000년 18세 집단의 경우 364명이 화면을 시청할 수 있었다. 18세의 화면 시간은 하루 평균 6.1시간으로 상당히 높았습니다.
• 수면은 14일 동안 센서를 통해 측정되었습니다.

약 10,000 광년 거리에 위치한 이 소위 “우주 박쥐”는 남쪽 별자리인 키르키누스(Circinus)와 노르마(Norma) 사이를 활공하는 것처럼 보입니다. 성운은 보름달보다 약 4배 더 넓은 하늘 영역에 걸쳐 있으며 마치 우주의 먹이를 쫓는 것처럼 그 위의 빛나는 빛 조각을 쫓고 있는 것처럼 보입니다.

이 잊혀지지 않는 구름은 새로운 별이 형성되는 거대한 가스와 먼지 지역인 별의 보육원입니다. 내부의 어린 별들은 근처의 수소 원자를 자극하는 에너지를 방출하여 이미지에서 볼 수 있는 눈부신 붉은 빛을 생성합니다. 어둡고 실 같은 필라멘트가 박쥐의 “골격”을 형성합니다. 이 조밀하고 차가운 가스 덩어리에는 뒤에서 별빛을 차단하는 작은 먼지 입자가 포함되어 있어 극적인 그림자 모양을 만들어냅니다.

박쥐의 천체 날개 매핑

남쪽 하늘의 이 지역에 등록된 다양한 구름 중에서 가장 밝은 것은 RCW 94와 RCW 95입니다. RCW 94는 박쥐의 오른쪽 날개 모양을 이루고 RCW 95는 박쥐의 몸을 구성합니다. 구조의 나머지 부분은 이름이 지정되지 않은 상태로 남아 있어 이 으스스한 지형에 신비감을 더해줍니다.

이 놀라운 이미지는 이탈리아 국립 천체물리학 연구소(INAF)가 소유하고 운영하며 칠레 아타카마 사막에 있는 ESO 파라날 천문대에 위치한 VST에 의해 촬영되었습니다. 268 메가픽셀 카메라인 OmegaCAM이 장착된 이 망원경은 넓은 천체 지역을 이미징하고 이와 같은 숨막히는 구조를 드러내는 데 완벽하게 적합합니다.

우주 팬텀의 다양한 색상 보기

이 생생한 초상화를 만들기 위해 천문학자들은 다양한 파장의 빛을 분리하는 여러 필터를 통해 관찰 결과를 결합했습니다. 빛나는 붉은색 세부 사항의 대부분은 VST Photometric Hα Survey of the Southern Galactic Plane and Bulge(VPHAS+)를 통해 가시광선에서 기록되었습니다. Vía Láctea(VVV) 조사의 VISTA 변수의 일부로 ESO의 VISTA(Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy)로 캡처한 추가 적외선 데이터는 성운의 가장 밀도가 높은 지역에 숨겨진 세부 사항을 드러냅니다. 두 설문조사 모두 공개적으로 이용 가능하며, 누구나 잊을 수 없을 만큼 아름다운 우주의 한 구석을 탐험하도록 초대합니다.

감히 더 가까이 살펴보고 호기심이 우주의 어두운 경이로움을 안내하도록 하십시오. 해피 할로윈!