[대덕넷]물고기 조직에서 수은 이온 탐지 이광자 형광 탐침

한국 과학자들이 고안한 이광자 형광성 탐침을 사용해 물고기 조직들에서 극미량의 수은을 탐지할 수 있게 됐다.

수은은 DNA를 손상시키고 중추신경계와 내분비계를 혼란시킬 수 있는 악명높은 독성 원소이다. 그것은 화산활동과 석탄 생산, 산업성 폐기물 등을 통해 환경에 방출된다. 수은은 입이나 피부를 통해서 흡수될 수 있고 조직에 축적되기 때문에 오염된 물에서 사는 물고기는 특히 중독에 민감하다.

독일 베를린에 소재하는 밤물질연구및시험연방연구소에 있는 생물분석 감지기 전문가인 Knut Rurack가 이 연구는 원래 탐침의 디자인의 특징들과 분석적 중요도, 그리고 최신의 계기 장비를 훌륭하게 통합해 살아있는 세포들 안에서 수은 이온을 결정하는 문제를 해결해 주목할 만큼 짧은 측정 시간에 높은 선택성과 낮은 탐지한계를 실현시켰다고 평했다.

또 그 연구진은 카드뮴이나 납과 같은 다른 중금속 오염물들을 탐지하기 위한 이광자탐침들도 개발하고 있다. 조박사는 그러한 탐침들이 중금속 오염과 같은 환경 문제들을 풀어나갈 길을 이끌어주고 미래에 의학적으로 응용을 위해 사용되거나 환경 기관들에 의해 사용될 잠재성을 가지고 있다고 결론지었다.

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◆선형 저중합체로 끝이 묶인 삼엽형 매듭을 만들다

9년 전 영국 쉐필드대학교에 있는 Chris Hunter의 연구진은 아연이온을 이용해 선형 저중합체에서 열려진 매듭을 묶을 수 있다고 보고했다. 그러나 수학자들은 묶이지 않은 끝이 있으면 매듭이 아니라고 말한다. Hunter의 연구진은 그들의 최근 연구에서 그 저중합체를 휘게 한 연구를 더 추적해 그 풀린 끝을 함께 묶을 수 있었다.

그 저중합체는 하나의 탄소 원자가 질소로 치환된 벤젠 고리들과 같은 피리딘 고리들을 세 쌍 포함한다. 이들 리간드들 중 처음 것은 질소 원자들을 통해 중심 아연 이온에 결합한다. 그러면 그 저중합체는 두 번째 리간드가 결합할 수 있게 접혀져서 두 끝이 교차돼 남게 된다. 그 세번째 리간드가 아연에 결합하게 하기 위해 그 저중합체의 긴 끝이 첫번째 고리를 통과해 빠져나가 열린 삼엽형 고리를 형성한다.

그들은 처음에 에스터 다리를 가지고 그 고리를 닫았으나, 그들이 그 형판을 제거하려고 시도했을때 염소 이온이 아연에 충분히 강하게 결합하지 않았다. 리튬 황화물은 그 에스터 결합을 깨어 그것을 본래의 저중합체와 함께 남겼다. 다음에 연구진은 고리를 닫는 음위 전환를 시도해, 처음에 알켄기능기를 그 고리의 열려진 끝에 첨가하고 다음에 그것을 닫기 위해 촉매를 사용했다.

프랑스의 스트라스부르대학교의 Jean-Pierre Sauvage의 연구진은 1996년에 이 금속 형판 위해 삼엽형 고리를 만든 바 있다. 그는 그 새로운 방법은 매우 실용적이고 다양한 삼엽형 매듭들에 일반화될 수 있어, 키랄성과 거울상이성질의 선택적인 전자 이동 과정과 관련된 새로운 연구에 길을 닦아줄 것이라고 말했다.

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◆나사, 우주 기상을 연구하는 장치 진수

미국 CU-Boulder LASP연구진은 과학자들이 인공위성, 전력망, 지상 통신 시스템, 우주인 및 항공기 승무원 등에 영향을 끼치는 지구 인근 우주 기상에 변화를 유발하는 태양의 영향을 더 잘 이해할 수 있도록 도움을 주는 장치를 나사를 통해 진수시켰다.

이 연구의 조사관이며 CU-Boulder LASP 소속인 Tom Woods는 SDO가 태양 활동이 어떻게 생성될 것인지, 태양 내부의 측정을 통해 태양 활동의 결과로 초래되는 우주 기후는 어떻게 전개될 것인지 등에 관한 관측을 목표로 하고 있다고 말했다. Woods는 지구 표면 30 마일 상공의 우주에서의 기상이 인간의 기술, 인공위성, 통신 및 네비게이션 시스템 등에 영향을 끼친다고 지적하면서, 이 연구의 목표가 우주 기상 예측에 대한 이해를 개선하는 데 있다고 밝혔다.

woods는 가장 흥미로운 것 중 하나가 태양 표면 폭발 현상에 대한 이해를 높일 것이라는 점이라고 말했다. 과거의 도구로는 태양에서 발생하는 태양 표면 폭발 현상의 약 3% 가량만 관측할 수 있었다. 그러나 woods는 SDO를 이용하면 거의 100%에 가까운 태양 표면 폭발 현상을 관측할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

woods는 우주 기상을 유발하는 태양 순환기가 일반적으로 약 11년 동안 지속된다고 밝혔다. 태양이 최근 몇 년 동안 매우 조용한 최저 단계에 있는 한편, 2003년 'Halloween Storms'라고 알려진 맹렬한 태양 현상은 거대한 수의 태양 표면 폭발 및 지구의 우주 기상에 비약적인 효과를 초래하는 코로나 질량 방출을 포함하고 있다. woods는 'Halloween Storms'가 네비게이션 및 통신 시스템을 교란시키고, 보다 더 안전한 피난처로 이동하기 위해 국제 우주 정거장에 있는 우주인에게도 영향을 끼쳤다고 밝혔다.

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◆그라핀 트랜지스터

미국의 물리학자들은 100GHz의 차단 주파수를 가진 가장 빠른 그라핀 트랜지스터를 만들었다. 그라핀 트랜지스터는 좀 더 소형화되고 최적화될 수 있을 것이며 기존의 실리콘으로 만들어진 트랜지스터를 곧 능가할 수 있을 것이다. 이 트랜지스터는 초고주파 통신 및 영상 시스템에 응용될 것이다.

뉴욕에 있는 IBM TJ 왓슨 연구 센터의Phaedon Avouris와 Yu-Ming Lin 그리고 그의 동료는 그라핀 형태로 탄소 원자 표면층을 만들어내기 위해 실리콘 카바이드 웨이퍼를 가열함으로써 전계 효과 트랜지스터를 만들어 내기 시작했다. 병렬 소스와 드레인 전극을 그라핀에 장착하고, 그것들 사이에 있는 노출된 그라핀 채널을 놓았다.

그라핀 조각으로 만들어진 다른 대부분의 전계 효과 트랜지스터와는 달리, 이 장비는 반도체 업계에서 사용되는 기술을 이용해 만들어졌다. avoris는 "우리의 연구는 그라핀을 기반으로 한 고성능 소자가 웨이퍼 규모에서 가공될 수 있다는 것을 처음으로 증명했다"라고 말했다. 그러나 그라핀 소자의 단점 중의 하나는 컴퓨터에서 사용되는 디지털 회로에서 사용될 수 없다는 것이다. 왜냐하면 그라핀은 전도와 원자가 전자 사이에 에너지 격차가 없기 때문이다.

avoris는 IBM의 연구진들이 그들의 트랜지스터 크기를 줄일 계획을 하고 있으며 그라핀의 순도를 향상시키고 장치 구조를 최적화시킬 것이다. 또한 "이러한 트랜지스터는 기존의 장치를 능가할 것이다"라고 말했다.

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[자료출처 : 한국과학기술정보연구원 해외과학기술동향]