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나노 기공은 이온이 통과할 때 가열됩니다.

15.02.2022

오사카 대학의 과학 산업 연구소(SANKEN)의 일본 과학자들은 이온 흐름이 나노 기공을 통과할 때 나노 기공이 가열된다는 것을 발견했습니다. 이 현상은 옴의 법칙으로 설명되며 DNA 시퀀싱에 유용할 수 있으며 바이오센서에서 나노포어 사용에 대한 전망도 제시합니다.

나노 기공은 멤브레인의 작은 구멍입니다. 그 크기는 너무 작아서 DNA 가닥이나 바이러스 입자 중 하나만 구멍 하나를 통과할 수 있습니다. 이제 나노포어는 센서에 사용하기 위해 연구되고 있습니다. 일반적으로 물질이 나노포어를 통과하도록 하기 위해 전압이 가해집니다. 그러면 용액에 포함된 이온이 구멍을 통과할 수 있습니다. 그러나 전기에너지는 저항을 통해 열에너지로 변환되는 것으로 알려져 있다. 이것이 줄렌츠 법칙입니다. 이 현상은 이전에 나노포어에서 연구되지 않았습니다.

일본 연구원들은 전압의 적용이 나노 기공의 가열에 어떻게 영향을 미치는지 연구했습니다. 그들은 금과 백금 나노결정으로 만들어진 열전대(온도 의존적 전압을 전달하는 온도 센서)를 사용했습니다. 그들의 접점은 100nm에 불과했습니다. 열전대를 사용하여 과학자들은 실리콘 웨이퍼에서 300nm 두께의 필름으로 절단된 40nm 나노포어 근처의 온도를 측정했습니다. 과학자들은 나노포어를 통해 인산염 완충 용액을 통과시켰고 인가된 전압의 함수로서 이온 전류를 측정했다. 나노포어 부근에서 방출되는 열은 이온전류의 속도에 비례한다는 것이 밝혀졌다. 이것은 고전적인 옴의 법칙과 일치합니다.

과학자들은 나노 기공의 크기가 감소할수록 열 효과가 더 두드러진다는 것을 발견했습니다. 이것은 덜 냉각된 액체가 기공을 통과하고 온도의 균형을 맞출 수 없기 때문입니다. 결과적으로 열 방출은 온도를 몇 도 올리기 때문에 무시할 수 없습니다.

연구자들은 이 효과가 미래에 사용될 수 있다고 믿습니다. 예를 들어, 나노포어를 기반으로 하는 새로운 센서는 바이러스를 감지할 뿐만 아니라 비활성화할 수도 있습니다. 또한 가열로 인해 나노 기공이 폴리머로 막히지 않습니다. 또한 열 효과는 시퀀싱 중에 DNA 사슬을 분리하는 데 도움이 될 수 있습니다.

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전자 팔찌는 의사와 요리사의 손의 청결을 확인합니다 31.03.2013

미국의 작은 회사 IntelligentM은 직원이 위생에 대해 충분히 책임이 없다는 것을 의료 종사자와 병원 경영진에게 알리는 독창적인 팔찌를 개발했습니다.

미국에서만 매년 100명이 병원 감염으로 사망합니다. 이러한 감염은 직원이 손을 자주 충분히 충분히 씻지 않기 때문에 퍼집니다. 미국에서는 스파이 탐정의 영웅처럼 잠복 근무하는 특수 직원이 병원에서 손 씻기를 모니터링합니다. 그러나 그러한 작업의 효율성은 매우 낮습니다.

IntelligentM 전문가들은 이 문제를 해결하기 위해 독창적인 방법을 선택했습니다. 그들은 의료 종사자가 개인 위생에 너무 조금만 주의를 기울이면 진동하는 RFID 칩이 내장된 작고 밀봉된 팔찌를 만들었습니다. IntelligentM 팔찌는 사람의 위치, 특히 세면대와 손 소독제에 머문 시간을 지속적으로 기록하고, 내장된 가속도계를 통해 의료 종사자가 손을 씻는 시간을 확인할 수 있습니다. 사람이 모든 것을 올바르게 수행하면 팔찌는 하나의 짧은 진동 신호를 보내고 손을 충분히 씻지 않으면 세 개의 신호를 보냅니다.

RFID 팔찌는 작업자의 움직임을 모니터링할 수 있기 때문에 카테터 삽입과 같은 특정 감염 위험이 있는 절차를 수행하기 전에 소독을 상기시킬 수 있습니다. 또한 병원 경영진은 환자의 삶과 관련하여 매우 중요한 의료진의 업무를 모니터링할 수 있는 기회를 갖게 됩니다. 또한 새로운 IntelligentM 기술은 취사 및 어린이에게 좋은 위생 습관에 대해 가르치는 분야에서 사용될 수 있습니다. 처음 몇 개의 IntelligentM 키트는 현재 플로리다 사라소타 병원에서 사용 중입니다.

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