Apa Yang Membuat Sirip Ikan Begitu Kuat Namun Fleksibel?

Apa Yang Membuat Sirip Ikan Begitu Kuat Namun Fleksibel? Sebuah studi baru oleh University of Colorado Boulder!

mengungkap rahasia sirip ikan. Studi ini dapat membantu para ilmuwan membuat desain baru untuk alat bedah robotik atau bahkan sayap pesawat terbang.

Sirip ikan tidak mengandung otot. Namun, mereka dapat mengubah bentuknya dengan presisi dan kecepatan tinggi untuk menghasilkan gaya hidrodinamik yang besar dan kompleks. Kemampuan ‘flexo-morphing’ ini jarang terjadi dalam morphing modern dan material robot.

Francois Barthelat, penulis senior studi tersebut, mengatakan, “Jika Anda melihat sirip, Anda akan melihat bahwa itu terbuat dari banyak ‘sinar’ yang kaku. Masing-masing sinar itu dapat dimanipulasi secara individual seperti jari-jari Anda, tetapi ada 20 atau 30 dari mereka di setiap sirip.”

Untuk Dalam studi tersebut, para ilmuwan menggunakan beberapa pendekatan, termasuk simulasi komputer dan materi cetak 3D. Pendekatan ini membantu mereka mendapatkan wawasan terperinci tentang biomekanik dari struktur tangkas ini. Mereka menemukan bahwa rahasia di balik sirip ikan adalah desainnya yang unik.

Setiap sinar dalam sirip terdiri dari beberapa segmen dari bahan keras yang menumpuk di atas kolagen yang jauh lebih lembut, membuatnya keseimbangan sempurna antara melenting dan kaku.

Gambar close-up ikan pari di sirip ikan dalam keadaan santai, atas, dan bengkok, bawah. (Sumber: Fracois Barthelat)

Barthel berkata, “Sirip mungkin sama bergunanya. Dalam hal rekayasa, bahan yang kaku dan fleksibel adalah komoditas panas. Perancang pesawat, misalnya, telah lama tertarik untuk mengembangkan sayap yang dapat berubah sesuai perintah, memberi pesawat lebih banyak kemampuan untuk bermanuver sambil tetap mempertahankannya di udara.”

“Pesawat melakukan ini sekarang, sampai batas tertentu, ketika mereka menjatuhkan sayapnya. Tapi itu kaku. Sayap yang terbuat dari bahan morphing, sebaliknya, bisa mengubah bentuknya lebih radikal dan terus menerus, seperti burung.”“Sirip ikan mas run-of-the-mill memiliki struktur berlapis, sedikit seperti roti éclair: Pakunya mencakup dua lapisan bahan kaku dan termineralisasi yang disebut hemitrichs yang mengelilingi lapisan dalam kolagen spons. Tapi lapisan hemitrich itu tidak padat. Mereka dibagi menjadi beberapa bagian seolah-olah seseorang telah memotong éclair menjadi potongan-potongan kecil.”

 

Menggunakan simulasi komputer, para ilmuwan memeriksa sifat mekanik sirip. Mereka menemukan bahwa segmen tersebut dapat membuat semua perbedaan.

Barthel berkata, “Semua segmen, pada dasarnya, membuat engsel kecil di sepanjang sinar. Saat Anda mencoba menekan atau menarik lapisan tulang itu, mereka memiliki kekakuan yang sangat tinggi. Ini sangat penting bagi sinar untuk melawan dan menghasilkan gaya hidrodinamik yang mendorong air. Tetapi jika Anda mencoba menekuk lapisan tulang individu, mereka sangat patuh, dan bagian itu sangat penting agar sinar mudah berubah bentuk dari otot dasar.”

 

Menggunakan printer 3D, para ilmuwan kemudian menguji teori tersebut dengan membuat model sirip ikan yang terbuat dari plastik—beberapa dengan engsel built-in dan beberapa tanpa engsel. Idenya berhasil: Tim menemukan bahwa desain tersegmentasi memberikan kombinasi kekakuan dan kemampuan morphing yang lebih baik.

Barthel say, “Kami baru menggores permukaan dari keragaman sirip yang luas di dunia ikan. Ikan terbang, misalnya, menggunakan siripnya untuk meluncur di atas air, sedangkan ikan lumba-lumba menggunakan siripnya seperti kaki untuk berjalan di darat.”

 

“Kami ingin melanjutkan apa yang telah ditinggalkan oleh para ahli biologi dan zoologi, menggunakan latar belakang kami dalam mekanika material untuk memajukan pemahaman kami tentang sifat-sifat fantastis dari alam.”

Referensi Jurnal: Florent Hannard dkk. Segmentasi pada sirip memungkinkan amplitudo morphing yang besar dikombinasikan dengan kekakuan lentur tinggi untuk material robot yang terinspirasi ikan. DOI: 10.1126/scirobotics.abf9710

 

Mengontrol Kecerahan Dan Panjang Gelombang Titik Kuantum

Dalam studi baru, para ilmuwan telah mempresentasikan pendekatan kontrol yang diinduksi ujung yang dikombinasikan dengan spektroskopi photoluminescence (TEPL) yang ditingkatkan untuk merekayasa regangan, celah pita, dan hasil kuantum emisi dari satu titik kuantum perovskit. Pendekatan ini memungkinkan para ilmuwan untuk mahir mengontrol kecerahan dan panjang gelombang titik kuantum (QDs).

 

Studi ini dilakukan oleh tim ilmuwan internasional yang berafiliasi dengan UNIST.

Titik kuantum perovskit adalah kristal nano semikonduktor. Mereka lebih toleran terhadap cacat dan memiliki hasil kuantum fotoluminesensi yang sangat baik dan kemurnian warna yang tinggi.

Rekayasa regangan titik kuantum perovskit (pQDs) memungkinkan aplikasi perangkat fotonik yang dapat disetel secara luas. Namun, manipulasi pada tingkat emitor tunggal belum pernah dicoba.

Penelitian ini menemukan bahwa pencitraan TEPL hiperspektral menyelesaikan satu CsPbBrxI3-x pQDs dengan resolusi spasial ~10 nm. Para ilmuwan kemudian menerapkan ujung plasmonik ke pQD tunggal. Ini menggeser celah pita hingga ~62 meV dengan peningkatan PL Purcell-enhanced setinggi ~Lter105 untuk pQD yang diinduksi regangan.

Kemudian, para ilmuwan memodulasi regangan tekan yang diinduksi ujung dari satu pQD. Dengan melakukan itu, mereka mampu mencapai rekayasa celah pita dinamis secara terbalik. Ini juga memfasilitasi kopling quantum dot untuk ansambel pQD dengan tekanan ujung ~0,8 GPa pada skala nano yang diperkirakan secara teoritis.

Selain menawarkan pemahaman mendalam tentang sifat optik perovskit halida logam pQD dan sifat koplingnya, pendekatan baru ini menyediakan cara praktis untuk menyetel sifat mekanik dan elektronik pada tingkat pQD tunggal.

Ilmuwan mencatat, “Manipulasi titik tunggal yang dinamis ini akan memungkinkan LED nano yang dapat disetel, mewujudkan tampilan definisi ultra-tinggi dengan efisiensi tinggi. Selain itu, tekanan lokal yang diinduksi ujung yang sangat tinggi akan memungkinkan rekristalisasi dan transisi fase yang diinduksi tekanan pada skala panjang beberapa nanometer untuk lebih meningkatkan kualitas butir dan sifat optik ansambel perovskit 2D sebagai proses pasca-fabrikasi.”

“Selanjutnya, sifat fisik pQD yang dimodifikasi secara ekstrinsik oleh rongga plasmonik, misalnya, rekombinasi nonradiatif tereduksi , modulasi dinamika pembawa dan masa pakai PL, dan tingkat peluruhan radiasi yang ditingkatkan, dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi fotovoltaik perovskit.”

Referensi jurnal:
      1. Hyeongwoo Lee, Ju Young Woo, Dae Young Park, dkk., “Rekayasa Regangan yang Diinduksi Tip dari Halida Logam Tunggal Perovskite Quantum Dot,” ACS Nano, (2021). DOI:

10.1021/acsnano.1c02182

Baca selengkapnya

Diet Yang Diperkaya Vitamin K Menurunkan Risiko Penyakit Kardiovaskular

Menurut sebuah studi baru, asupan makanan kaya vitamin K secara signifikan menurunkan risiko penyakit jantung. Studi yang dilakukan oleh para ilmuwan dari The University of Western Australia dan Edith Cowan University menunjukkan bahwa diet seperti itu menurunkan risiko penyakit kardiovaskular terkait aterosklerosis hampir 34%.

Aterosklerosis adalah salah satu penyebab utama penyakit kardiovaskular . Ini adalah kondisi peradangan kronis yang berkembang ketika plak menumpuk di dinding arteri. Penumpukan plak mempersempit arteri, sehingga lebih sulit bagi darah untuk mengalir. Terkadang, ini membentuk gumpalan darah, menghalangi aliran darah dan menyebabkan serangan jantung atau stroke.

Untuk penelitian ini, para ilmuwan mempelajari data dari lebih dari 50.000 orang. Orang-orang ini mengambil bagian dalam studi Diet, Kanker, dan Kesehatan Denmark selama 23 tahun. Mereka menentukan apakah orang yang makan lebih banyak makanan kaya vitamin K memiliki risiko penyakit kardiovaskular yang lebih rendah yang terkait dengan aterosklerosis.

Dua bentuk utama yang ditemukan dalam makanan manusia adalah K1 dan K2. Vitamin K1 terutama berasal dari sayuran berdaun hijau dan minyak nabati. Di sisi lain, vitamin K2 berasal dari daging, telur, dan makanan fermentasi seperti keju.

Peneliti UWA Dr. Jamie Bellinge, salah satu penulis studi tersebut, mengatakan, “Peran vitamin K dalam kesehatan jantung dan khususnya dalam kalsifikasi vaskular adalah bidang penelitian yang menawarkan harapan yang menjanjikan untuk masa depan dan salah satu fokus timnya.”

“Penyakit kardiovaskular tetap menjadi penyebab utama kematian . Masih terbatasnya pemahaman tentang pentingnya berbagai vitamin yang ditemukan dalam makanan dan pengaruhnya terhadap kesehatan jantung.”

“Efek vitamin K pada penyakit pembunuh dan memperkuat pentingnya pola makan sehat dalam mencegahnya.”

Para ilmuwan menemukan bahwa orang yang mengonsumsi lebih banyak Diet kaya vitamin K1 memiliki risiko 21% lebih rendah dari penyakit kardiovaskular yang berhubungan dengan aterosklerosis. Di sisi lain, orang yang mengonsumsi lebih banyak makanan yang diperkaya vitamin K2 cenderung memiliki risiko 14% lebih rendah. Risiko yang lebih rendah ini terlihat untuk semua jenis penyakit jantung, terutama penyakit arteri perifer sebesar 34%.

Peneliti ECU Dr. Nicola Bondonno

say, “hasilnya menunjukkan bahwa mengkonsumsi lebih banyak vitamin K mungkin penting untuk perlindungan terhadap aterosklerosis dan penyakit kardiovaskular berikutnya.”

“Pedoman diet saat ini untuk konsumsi vitamin K umumnya hanya berdasarkan jumlah vitamin K1 yang harus dikonsumsi seseorang untuk memastikan bahwa darahnya dapat menggumpal.”

“Namun, semakin banyak bukti bahwa asupan vitamin K di atas pedoman saat ini dapat memberikan perlindungan lebih lanjut terhadap perkembangan penyakit lain, seperti aterosklerosis.”

“Penelitian lebih lanjut dapat membantu kami memahami proses sepenuhnya. Kami percaya bahwa vitamin K bekerja dengan melindungi dari penumpukan kalsium di arteri utama tubuh.”

Referensi Jurnal:

Jamie W. Bellinge dkk. Asupan Vitamin K dan Penyakit Kardiovaskular Aterosklerotik dalam Studi Kanker dan Kesehatan Diet Denmark. DOI: 10.1161/JAHA.120.020551

Baca selengkapnya

Asteroid Bennu mungkin menabrak Bumi pada 2182

Ditemukan pada tahun 1999, Asteroid Bennu yang dekat dengan bumi diyakini sebagai asteroid yang berpotensi berbahaya. Sejak penemuannya, Asteroid telah dilacak secara ekstensif dengan beberapa pengamatan astrometri optik berbasis darat.

Sekarang menggunakan data dari pesawat ruang angkasa OSIRIS-REx, para ilmuwan mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang pergerakan ini asteroid dekat bumi hingga tahun 2300. Studi ini, yang paling penting, mengurangi ketidakpastian terkait orbitnya di masa depan. Hal ini juga meningkatkan kemampuan ilmuwan untuk menentukan probabilitas dampak total dan memprediksi orbit asteroid lain.

Kelly Fast, manajer program untuk Program Observasi Objek Dekat Bumi di Markas Besar NASA di Washington, mengatakan , Misi Pertahanan Planet NASA adalah untuk menemukan dan memantau asteroid dan komet yang dapat mendekati Bumi dan mungkin menimbulkan bahaya bagi planet kita. Kami melakukan upaya ini melalui survei astronomi berkelanjutan yang mengumpulkan data untuk menemukan objek yang sebelumnya tidak diketahui dan menyempurnakan model orbit kami untuk objek tersebut. Misi OSIRIS-REx telah memberikan kesempatan luar biasa untuk menyempurnakan dan menguji model-model ini, membantu kami memprediksi dengan lebih baik di mana Bennu akan berada saat mendekati Bumi lebih dari satu abad dari sekarang.”

Asteroid akan mendekati Bumi pada tahun 2135. Namun, itu tidak akan terjadi. tidak berbahaya pada saat itu. Selama pendekatan, para ilmuwan perlu memahami lintasan Bennu yang tepat. Ini membantu mereka memperkirakan bagaimana gravitasi Bumi akan mengubah jalur Asteroid di sekitar Matahari – dan memengaruhi bahaya dampak Bumi.

Sekarang, dalam sebuah studi baru, para ilmuwan menggunakan Jaringan Luar Angkasa NASA dan memajukan model komputer untuk mengecilkan ketidakpastian di orbit Bennu. Mereka menentukan probabilitas tumbukan totalnya sepanjang tahun 2300. Mereka hanya menemukan sedikit peluang asteroid Bennu menabrak Bumi – sekitar 1 banding 1.750 (atau 0,057%).

Ilmuwan juga mengidentifikasi tanggal tunggal potensi dampak- 24 September 2182, dengan probabilitas dampak 1 dalam 2.700 (atau sekitar 0,037%).

Pemimpin studi Davide Farnocchia dari Pusat Studi Objek Dekat Bumi ( CNEOS) berkata, “Data OSIRIS-REx memberi kami informasi yang jauh lebih tepat, kami dapat menguji batas model kami dan menghitung lintasan Bennu di masa depan dengan tingkat kepastian yang sangat tinggi melalui 2135. Kami belum pernah memodelkan lintasan asteroid dengan presisi ini sebelumnya.”

Untuk memperkirakan di mana Asteroid akan berada selama pendekatan dekat 2135 dan apakah mungkin melewati lubang kunci gravitasi, para ilmuwan mengevaluasi beberapa jenis gaya kecil yang dapat mempengaruhi Asteroid. Mereka menemukan bahwa bahkan gaya kecil dapat secara signifikan membelokkan jalur orbitnya dari waktu ke waktu. Hal ini dapat menyebabkan Asteroid melewati atau benar-benar melewatkan lubang kunci.

Para ilmuwan mempertimbangkan beberapa kekuatan, termasuk gravitasi Matahari, planet-planet, bulannya, dan lebih dari 300 asteroid lainnya, hambatan yang disebabkan oleh debu antarplanet, tekanan angin matahari, dan peristiwa pelepasan partikel Bennu. Mereka kemudian mengevaluasi kekuatan yang diberikan OSIRIS-REx saat melakukan acara pengumpulan sampel Touch-And-Go (TAG) pada 20 Oktober 2020, untuk melihat apakah itu mungkin sedikit mengubah orbit Bennu. Evaluasi mereka mengkonfirmasi perkiraan sebelumnya bahwa peristiwa TAG memiliki efek yang dapat diabaikan.

Rich Burns, manajer proyek OSIRIS-REx di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, say, “Gaya yang diberikan pada permukaan Bennu selama peristiwa TAG sangat kecil bahkan dibandingkan dengan efek-efek kecil lainnya. kekuatan yang dipertimbangkan. TAG tidak mengubah kemungkinan Bennu berdampak pada Bumi.”

Referensi Jurnal:

Davide Farnocchia, Steven R. Chesley dkk. Penilaian ephemeris dan bahaya untuk Asteroid dekat Bumi (101955) Bennu berdasarkan data OSIRIS-REx. DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114594

 

Baca selengkapnya

Pendekatan Baru Untuk Mengidentifikasi Protein Di Otak Yang Hidup

LAGIKEPO: Dalam upaya untuk memahami jutaan protein di otak, para ilmuwan dari Northwestern University dan University of Pittsburgh telah mengembangkan pendekatan baru untuk melihat cara kerja protein. Akibatnya, pendekatan ini dapat membantu para ilmuwan memahami penyakit otak yang kompleks seperti Parkinson dan Alzheimer

Para ilmuwan telah merancang virus untuk mengirim enzim ke lokasi yang tepat di otak tikus hidup. Enzim bekerja secara genetik menandai protein tetangganya di lokasi yang telah ditentukan.

Untuk memvalidasi pendekatan mereka, para ilmuwan melakukan pencitraan otak dengan mikroskop fluoresensi dan elektron. Mereka menemukan bahwa teknik mereka mengambil snapshot dari seluruh rangkaian protein (atau proteome) di dalam neuron hidup.

Yevgenia Kozorovitskiy dari Northwestern, penulis senior studi tersebut, mengatakan, “Pekerjaan serupa telah dilakukan sebelumnya dalam kultur seluler. Tetapi sel-sel dalam piringan tidak bekerja dengan cara yang sama seperti yang mereka lakukan di otak . Juga, mereka tidak memiliki protein yang sama di tempat yang sama melakukan hal yang sama. Jauh lebih menantang untuk melakukan pekerjaan ini di jaringan kompleks otak tikus. Sekarang kita dapat mengambil kehebatan proteomik itu dan memasukkannya ke dalam sirkuit saraf yang lebih realistis dengan daya tarik genetik yang sangat baik.”

Vasin Dumrongprechachan, Ph.D. .D. kandidat di laboratorium Kozorovitskiy dan penulis pertama makalah, mengatakan

, “Dengan pendekatan kami, kami dapat mulai memetakan proteome dari berbagai sirkuit otak dengan presisi dan spesifisitas yang tinggi. Kami bahkan dapat menghitungnya untuk melihat berapa banyak protein yang ada di berbagai bagian neuron dan otak.”

“Sekarang sistem baru ini telah divalidasi dan siap digunakan . Oleh karena itu, kami dapat menerapkannya pada model tikus untuk penyakit untuk lebih memahami penyakit saraf.”

“Kami berharap untuk memperluas pendekatan ini untuk mulai mengidentifikasi modifikasi biokimia pada protein saraf yang terjadi selama pola aktivitas otak tertentu atau dengan perubahan yang disebabkan oleh obat neuroaktif untuk memfasilitasi kemajuan klinis.”

Referensi Jurnal:
  • Dumrongprechachan, V., Salisbury, RB, Soto, G. et al. Pelabelan kedekatan APEX2 spesifik kompartemen tipe sel dan subseluler mengungkapkan dinamika proteom nuklir yang bergantung pada aktivitas di striatum Nat Commun 12, 4855 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25144-y

Menyelidiki Dinamika Tata Surya Awal

Menyelidiki Dinamika Tata Surya Awal harus dimulai dengan mengetahui tentang Alam semesta berusia sekitar 12 atau 13 miliar tahun. Berdasarkan perkiraan saat ini, diperkirakan bahwa tata surya kita jauh lebih muda, sekitar 4,55 miliar tahun.

Dalam studi terbaru, para ilmuwan menganalisis magnetit di meteorit untuk menyelidiki dinamika tata surya awal. sistem. Analisis dilakukan dengan menggunakan sifat gelombang elektron.

Untuk studi ini, para ilmuwan telah mengembangkan teknik baru untuk mempelajari magnetisasi sisa partikel di meteorit. Dikenal sebagai holografi elektron paleomagnetik skala nanometer, metode ini melibatkan penggunaan sifat gelombang elektron untuk memeriksa pola interferensinya, yang dikenal sebagai hologram, untuk mengekstrak informasi resolusi tinggi dari struktur meteorit .

Mengapa para ilmuwan memilih meteorit untuk penyelidikan?

Meteorit memiliki medan magnet partikel yang membentuk objek dapat berfungsi sebagai catatan sejarah. Dengan memeriksa medan magnet seperti itu, para ilmuwan dapat memperoleh kemungkinan peristiwa yang memengaruhi objek dan merekonstruksi selang waktu dan kapan peristiwa itu terjadi pada meteorit.

Yuki Kimura, seorang profesor di Institut Sains Suhu Rendah di Universitas Hokkaido di Jepang yang memimpin penelitian, mengatakan, “Meteorit primitif adalah kapsul waktu dari bahan primordial yang terbentuk pada awal tata surya kita . Untuk memahami sejarah fisik dan kimia tata surya, sangat penting untuk menganalisis berbagai jenis meteorit dengan asal yang berbeda.”

Meteorit Danau Tagish . Menggunakan teknik yang baru dikembangkan dengan simulasi numerik, tim menunjukkan bahwa tubuh induk meteorit Danau Tagish terbentuk di Sabuk Kuiper. Ia kemudian pindah ke orbit sabuk asteroid sebagai akibat dari pembentukan Jupiter.

Analisis lebih lanjut mengungkapkan bahwa pembentukan magnetit terjadi setelah tubuh induk dipanaskan hingga sekitar 250 ° C dengan pemanasan radiogenik. Tabrakan energik ini diperkirakan terjadi selama transit tubuh dari Sabuk Kuiper ke sabuk Asteroid .

Kimura berkata, “Hasil kami membantu kami menyimpulkan dinamika awal badan tata surya yang terjadi beberapa juta tahun setelah pembentukan tata surya , dan menyiratkan bentuk badan luar tata surya yang sangat efisien, termasuk Jupiter.”

Para ilmuwan berencana menggunakan teknik ini pada lebih banyak sampel, termasuk sampel dari asteroid bernama Ryugu.

Kimura say, “Kami sedang menganalisis sampel yang dibawa Hayabusa 2 dari asteroid Ryugu. Metode paleomagnetik skala nanometer kami akan mengungkap sejarah rinci tata surya awal.”

Referensi Jurnal:

  • Holografi elektron mengungkapkan dinamika planet awal Matahari Sistem. Astrophysical Journal Letters (ApJL), 11 Agustus 2021. DOI:
      10.3847/2041-8213/ac13a8

‘Penemuan Cawan Suci’ Dapat Membuka Jalan Menuju Perangkat Elektronik Generasi Berikutnya

Dunia mekanika kuantum terdiri dari beberapa misteri. Sebuah studi baru Cawan Suci adalah salah satu misteri yang terungkap yang dapat mengantarkan generasi baru perangkat elektronik.

Studi dari Universitas Northeastern bertindak sebagai ‘penemuan cawan suci’ dalam fisika solid-state. Dalam studi ini, para ilmuwan berfokus pada isolator aksial antiferromagnetik. Secara khusus, chip solid-state digunakan yang terdiri dari telluride bismut mangan dua dimensi. Para ilmuwan kemudian mengukur sifat listrik dan magnet yang dihasilkan.

Mereka menemukan jenis efek Hall di mana elektron dari lapisan atas dan bawah secara spontan membelok ke arah yang berlawanan. Secara khusus, di bawah medan listrik nol, bahkan mangan bismut telluride tidak menunjukkan efek Hall anomali.

Ketika para ilmuwan menerapkan medan listrik, itu menciptakan efek Hall anomali terpolarisasi lapisan yang signifikan. Efek Hall lapisan ini mengungkap kelengkungan Berry yang dikunci lapisan yang tidak biasa, yang mencirikan keadaan isolator axion.

Selain itu, para ilmuwan menemukan bahwa kelengkungan Berry yang dikunci lapisan dapat dimanipulasi oleh bidang axion terbentuk dari produk titik vektor medan listrik dan magnet.

Para ilmuwan berpikir penelitian ini memiliki implikasi luas dalam beberapa teknologi seperti sensor, sakelar, komputer, perangkat penyimpanan memori, dll. bahan topologi baru ke perangkat masa depan dapat membuat penyimpanan, transportasi, dan manipulasi data magnetik lebih cepat, lebih kuat, dan hemat energi.

Fisikawan Arun Bansil, yang memimpin tim peneliti di Northeastern terlibat, kata, “Ini seperti menemukan elemen baru. Dan kami tahu akan ada banyak aplikasi menarik untuk ini.”

“Kami memilih ini kombinasi bahan tertentu, yang dibuat oleh peneliti atom-demi-atom dalam struktur kristal kecil karena permukaannya menghantarkan listrik, sedangkan struktur keseluruhan sebagian besar non-konduktif, atau isolasi—sifat yang tidak biasa yang dihasilkan oleh kopling magnetoelektrik yang kuat dari lapisan.”

“Isolator aksial topologi memiliki kemampuan ajaib yang memungkinkannya memiliki logam yang sangat kuat atau melakukan elektron pada permukaannya, meskipun sebagian besar bahan adalah isolasi. Itu hanya diprediksi secara teoritis — sekarang telah direalisasikan secara eksperimental.”

perangkat — yang disebut spintronics — bergantung pada manipulasi struktur kuantum ini melalui sesuatu yang disebut “putaran” elektron. Spin, juga disebut momentum sudut, menggambarkan sifat dasar elektron yang didefinisikan dalam salah satu dari dua keadaan potensial: naik atau turun. Cara putaran elektron mempengaruhi arah medan magnet yang bekerja pada benda padat apa pun.”

“ Sementara elektronik tradisional bergantung pada baterai yang menyimpan energi dalam bentuk energi kimia, perangkat spintronic dapat memanfaatkan energi magnetik dari jenis bahan khusus—seperti chip mangan bismut telluride yang digunakan dalam penelitian—tanpa reaksi kimia, sehingga jauh lebih efisien. “calon material” untuk teknologi masa depan.”

“Baterai spin semacam ini sebagian besar masih dalam pengembangan , tetapi para ilmuwan percaya bahwa isolator topologi bisa menjadi kunci untuk membuka kunci teknologi semacam itu.”

 

Para ilmuwan telah mengusulkan spintronics sebagai cara untuk memecahkan beberapa masalah dengan elektronik, termasuk masalah konsumsi daya dan kecepatan operasional di komputer dan perangkat lain yang mengandalkan muatan.

“Tidak diragukan lagi generasi elektronik berikutnya perlu memiliki l konsumsi daya ow. Ketika Anda menemukan materi baru seperti ini, itu membuka kemungkinan. Jenis bahan yang lebih baru ini dapat membantu mengantarkan teknologi yang sama sekali baru.”

Referensi Jurnal:
  1. Gao, A., Liu, YF., Hu, C. et al. Efek Layer Hall dalam antiferromagnet axion topologi 2D. Alam 595, 521–525 (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03679-w

 

Reptil Terbang Terbesar Di Australia Ditemukan

Ilmuwan dari University of Queensland telah menemukan rahang pterosaurus di Wanamara Country, dekat Richmond di North West Queensland. Pterosaurus ini, bernama Thapunngaka shawi, diyakini sebagai reptil terbang terbesar di Australia.

Pterosaurus memiliki panjang sekitar tujuh meter lebar sayap. Menurut para ilmuwan, ia pasti membubung seperti naga di atas laut pedalaman yang luas dan kuno.

Analisis mengungkapkan bahwa Thapunngaka shawi milik sekelompok pterosaurus yang dikenal sebagai anhanguerians. Mereka memiliki tulang berdinding tipis dan relatif berongga.

Tim Richards, dari Lab Dinosaurus di Sekolah Ilmu Biologi UQ, mengatakan, hal terdekat yang kita miliki dengan naga kehidupan nyata. Pterosaurus baru dengan mulut seperti tombak dan lebar sayap sekitar tujuh meter.”

“ Itu pada dasarnya hanya tengkorak dengan leher panjang, dibaut pada sepasang sayap panjang. Hal ini akan menjadi sangat biadab.”

“Sebelumnya, itu akan membuat membayangi beberapa dinosaurus

kecil yang gemetaran yang tidak akan mendengar mereka datang sampai terlambat.”

“Tengkorak itu sendiri akan memiliki panjang lebih dari satu meter, berisi sekitar 40 gigi, sangat cocok untuk menangkap ikan pemangsa besar yang diketahui menghuni Laut Eromanga di Queensland yang sudah tidak ada lagi. Meskipun pterosaurus bisa terbang, mereka tidak seperti burung atau bahkan kelelawar.”

“Mengingat adaptasi ini, sisa-sisa fosil mereka jarang dan sering kurang terpelihara. Fosil hewan-hewan ini benar-benar ada.”

“Dengan standar dunia, Catatan pterosaurus Australia buruk, tetapi penemuan Thapunngaka berkontribusi besar pada pemahaman kita tentang keanekaragaman pterosaurus Australia.”

Dr. Steve Salisbury, rekan penulis makalah dan Ph.D. supervisor, mengatakan

, “Yang paling mencolok dari spesies anhanguerian baru ini adalah ukuran tulang yang sangat besar. jambul di rahang bawahnya, yang mungkin juga ada di rahang atas.”

“Lambang-lambang ini mungkin memainkan peran dalam dinamika penerbangan makhluk-makhluk ini, dan mudah-mudahan, penelitian di masa depan akan memberikan jawaban yang lebih pasti.”

Referensi Jurnal:

    1. Timothy M. Richards dkk. Spesies baru pterosaurus jambul (Pterodactyloidea, Anhangueridae) dari Kapur Bawah (Albian atas) di Richmond, Queensland Barat Laut, Australia. DOI: 10.1080/02724634.2021.1946068

 

Air Dalam Kemasan Ini 3.500 Kali Lebih Buruk Daripada Air Keran

Kebanyakan orang lebih memilih air minum kemasan daripada air ledeng karena mudah dibawa dan diminum saat bepergian. Kualitas air keran juga menjadi perhatian.

Air kemasan vs. air ledeng: mana yang terbaik? Dalam hal kesehatan dan lingkungan, ditemukan bahwa dampak air minum kemasan beberapa kali lebih tinggi dari yang diyakini sebelumnya, menurut sebuah studi baru oleh Institut Kesehatan Global Barcelona.

pasar air minum dalam kemasan secara global berkembang pesat, dengan sekitar 700 juta rumah tangga mengkonsumsi air minum dalam kemasan. Studi sebelumnya menunjukkan bahwa tren ini sebagian dapat dijelaskan oleh faktor subjektif seperti persepsi risiko, rasa, bau, kurangnya kepercayaan publik kualitas air keran , dan pemasaran oleh perusahaan air minum dalam kemasan.

Studi baru ini berfokus pada tiga pilihan konsumsi air yang berbeda: air kemasan, air ledeng, dan air keran yang disaring.

Kualitas air keran berubah menurut lokasi. Para ilmuwan dalam penelitian ini berfokus pada kota Barcelona karena kekokohan data yang tersedia. Menggunakan metode Life Cycle Assessment (LCA), para ilmuwan memperkirakan kerusakan ekosistem dan ketersediaan sumber daya. Mereka juga menentukan dampak tidak langsung terhadap kesehatan manusia yang berasal dari produksi air kemasan dan air ledeng.

Konsekuensi pada kesehatan manusia diperkirakan menggunakan Health Impact Assessment (HIA). Untuk ini, mereka menggunakan data pola konsumsi air dan kadar senyawa kimia dalam pasokan air.

Ditemukan bahwa jika seluruh penduduk Barcelona memutuskan untuk beralih ke air kemasan, produksi diperlukan akan memakan korban 1,43 spesies yang hilang per tahun dan biaya 83,9 juta USD per tahun karena ekstraksi bahan baku. Ini kira-kira 1.400 kali lebih berdampak pada ekosistem dan 3.500 kali lebih tinggi biaya ekstraksi sumber daya daripada skenario di mana seluruh penduduk akan beralih ke air ledeng.

Cristina Villanueva, peneliti ISGlobal dan penulis pertama penelitian tersebut, mengatakan, “Kualitas air keran telah meningkat secara substansial di Barcelona sejak penggabungan perawatan lanjutan selama beberapa tahun terakhir. Namun, peningkatan yang signifikan ini belum tercermin dari peningkatan konsumsi air keran, yang menunjukkan bahwa konsumsi air dapat dimotivasi oleh faktor subjektif selain kualitas.”

“Salah satu faktor subjektif ini adalah persepsi adanya senyawa kimia dalam air ledeng. Meskipun benar bahwa air keran mungkin mengandung trihalomethanes (THM) yang berasal dari proses desinfeksi dan bahwa THM terkait dengan kanker kandung kemih, penelitian kami menunjukkan bahwa karena kualitas air keran yang tinggi di Barcelona, risiko kesehatannya kecil, terutama ketika kita memperhitungkan dampak keseluruhan dari air minum kemasan.”

Menurut hasil, beralih ke air ledeng akan menyelamatkan beberapa nyawa dan meningkatkan jumlah tahun kehidupan yang hilang menjadi 309 ( yang sama dengan kira-kira rata-rata 2 jam harapan hidup yang hilang jika ditanggung secara merata oleh semua penduduk Barcelona). Mereka yang peduli dengan kualitas air dapat menambahkan penyaringan domestik ke air ledeng .

Cathryn Tonne , Peneliti ISGlobal dan penulis terakhir studi ini,

mengatakan, “Hasil kami menunjukkan bahwa mempertimbangkan keduanya dampak lingkungan dan kesehatan, air keran adalah pilihan yang lebih baik daripada air kemasan karena air kemasan menghasilkan dampak yang lebih luas. Penggunaan filter domestik dan meningkatkan rasa dan bau air keran dapat secara substansial mengurangi kadar THM dalam beberapa kasus. Untuk alasan ini, air keran yang disaring adalah alternatif yang baik. Meskipun kami tidak memiliki cukup data untuk mengukur dampak lingkungan, kami tahu itu jauh lebih rendah daripada air kemasan.”

“Namun, penulis mengakui bahwa perangkat penyaringan domestik memerlukan perawatan yang memadai untuk kinerja yang tepat dan untuk menghindari proliferasi mikroba.”

Referensi Jurnal:
  • Cristina M. Villanueva, Marianna Garfí, Carles Milà, Sergio Olmos, Ivet Ferrer, Cathryn Tonne, Dampak kesehatan dan lingkungan dari pilihan air minum di Barcelona, Spanyol: Studi pemodelan, Science of The Total Environment, Volume 795, 2021, 148884, DOI:
  • 10.1016/j.scitotenv.2021.148884

 

Target Baru: Obat Anti Malaria

Malaria, yang menyerang lebih dari 200 juta orang di seluruh dunia, adalah penyakit yang mengancam jiwa. Obat anti malaria yang ada dapat mengobati infeksi, namun parasit penyebab Malaria telah berkembang menjadi resistensi terhadap banyak dari mereka.

Enzim yang disebut ‘asetil-KoA sintetase’ sangat penting untuk kelangsungan hidup parasit. Menurut ilmuwan MIT, enzim ini bisa menjadi target potensial berikutnya untuk obat Malaria.

Terlebih lagi, para ilmuwan juga telah mengidentifikasi dua senyawa yang dapat memblokir enzim ini. Senyawa ini dapat digunakan dalam mengembangkan obat malaria yang efektif.

Jacquin Niles, seorang profesor teknik biologi di MIT, mengatakan, “Senyawa ini memberikan titik awal yang memungkinkan untuk pengoptimalan dan pemahaman bahwa target dapat dibius, berpotensi oleh molekul lain dengan sifat farmakologis yang diinginkan.”

“Kami telah memiliki beberapa obat anti malaria yang efektif , tetapi akhirnya resistensi menjadi masalah, jadi tantangan besar adalah menemukan obat efektif berikutnya tanpa segera mengalami masalah resistensi silang.”

Para ilmuwan mengidentifikasi kedua obat ini di layar obat skala besar pada tahun 2018 yang muncul untuk memblokir enzim ini. Memahami mekanisme kandidat obat tersebut dapat membantu para ilmuwan selama optimasi dan mengungkap potensi kelemahan di awal proses.

Dengan menggunakan berbagai teknik eksperimental, para ilmuwan menemukan target dari dua senyawa.

Dalam salah satu percobaan, para ilmuwan menghasilkan versi resisten dari Plasmodium falciparum dengan berulang kali mengekspos mereka ke obat. Setelah mengurutkan genom parasit ini, ditemukan bahwa mutasi pada enzim yang disebut asetil-CoA sintetase membantu mereka menjadi resisten.

Dalam penelitian lain seperti profil metabolik, pengeditan genom, dan diferensial sensitisasi menggunakan knockdown bersyarat ekspresi protein target, para ilmuwan menegaskan bahwa kedua senyawa menghambat enzim ini.

Enzim yang disebut Acetyl-CoA synthetase mempercepat produksi asetil-CoA, molekul yang terlibat dalam banyak fungsi seluler. Studi baru ini menunjukkan bahwa salah satu kandidat obat mengikat situs pengikatan enzim untuk asetat, sementara yang lain memblokir situs pengikatan CoA.

Para ilmuwan juga menemukan bahwa dalam sel Plasmodium falciparum, asetil -CoA sintetase terletak terutama di nukleus. Bukti ini dan bukti lainnya membuat mereka menyimpulkan bahwa enzim tersebut terlibat dalam asetilasi histon.

Para ilmuwan mencatat, “Obat malaria yang ada tidak menargetkan asetil- CoA sintetase. Tampaknya senyawa yang diidentifikasi secara istimewa berikatan dengan versi enzim yang ditemukan dalam parasit malaria , menjadikannya kandidat obat potensial yang baik.”

Charisse Florida Pasaje, seorang postdoc senior di MIT, berkata, “Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk menilai potensinya terhadap garis sel manusia, tetapi ini adalah senyawa yang menjanjikan, dan asetil-KoA sintetase adalah target yang menarik untuk didorong ke dalam antimalaria. pipa penemuan obat.”

Referensi Jurnal:
  1. Robert L.Summers dkk. Kemogenomik mengidentifikasi asetil-koenzim A sintetase sebagai target untuk pengobatan dan pencegahan malaria. DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.07.010

Baca selengkapnya