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그래핀은 물을 담수화합니다.

11.04.2017

물에 대한 접근 문제는 지구에서 점점 더 심각해지고 있습니다. UN 추정에 따르면 2025년까지 세계 인구의 14% 이상이 깨끗한 식수에 접근하는 데 어려움을 겪을 것입니다. 현재까지 해수 담수화를 위한 수십 가지 방법과 기술이 있으며, 그 중 일부는 담수 부족으로 고통받는 부유한 아랍 국가에서 산업적 규모로 사용되기도 합니다.

이러한 모든 담수화 기술에는 두 가지 주요 단점이 있습니다. 이러한 기술은 너무 비싸고 많은 에너지를 낭비하거나 정화 시스템이 빠르게 막혀 사용할 수 없게 됩니다. 이 모든 것이 경제적인 관점에서 담수화를 무의미하게 만듭니다.

2010년 노벨 물리학상을 수상한 Andrei Geim과 맨체스터 대학의 동료들은 2004년 Geim과 Konstantin Novoselov가 만든 새로운 탄소 기반 물질인 그래핀의 새로운 용도를 발견했습니다. 그들은 그래핀이 물 분자로 둘러싸여 있을 때 서로 다른 이온이 어떻게 행동하는지를 고려하여 특별한 원자 "체"로 변할 수 있음을 발견했습니다.

Geim의 팀은 XNUMX년 이상 동안 화학자들에게 알려진 물의 한 가지 단순한 특성, 즉 음전하 및 양전하를 띤 이온과 약한 수소 결합을 형성하는 능력에 주목했습니다. 물의 이 "기술"은 대부분의 염, 설탕, 산 및 기타 유기 및 무기 화합물을 자체적으로 용해시키는 이유를 설명합니다. 사실, 소금이 물에 용해된 후, 각각의 이온은 물 분자의 일종의 "모피 코트"로 둘러싸여 있습니다.

Game과 그의 동료들이 지적한 바와 같이 그러한 "모피 코트"의 이온은 크기가 물 분자 자체 또는 중성으로 하전된 원자보다 눈에 띄게 더 클 것입니다. 덕분에 물 분자는 통과할 수 있지만 더 큰 이온은 통과할 수 없는 체를 만들면 물에서 걸러낼 수 있습니다. 이온은 물 분자의 일부를 잃지 않고 단순히 "맞지"않기 때문에 지연될 것입니다. 이는 물리 법칙의 관점에서 에너지 관점에서 바람직하지 않습니다.

과학자들은 오랫동안 이러한 목적으로 "노벨 탄소"를 적용하려고 시도했지만 문제는 그래핀 필름이 물에 들어갈 때 팽창하여 물뿐만 아니라 마그네슘, 나트륨 및 기타 여러 물질 이온도 통과하기 시작한다는 것입니다. Game, Nyre와 동료들은 일반 에폭시 접착제를 사용하여 물과 접촉할 때 거의 팽창하지 않는 방식으로 그래핀의 단일 스트립을 접착하는 방법을 학습하여 이 문제를 해결했습니다.

이 형태에서 이러한 "그래핀 체"는 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 리튬 및 기타 이온의 2%만 통과하므로 실제로 외부 에너지원이 필요하지 않은 매우 효율적인 물 담수기로 바뀝니다. 그러한 필름이 오염에 어떻게 반응할지 아직 명확하지 않습니다. 물리학자들은 가까운 장래에 확인할 계획입니다.

어떤 이온과 그 중 얼마나 많은 이온이 그러한 "체"를 통과하는지에 따라 필름 사이의 거리가 달라지므로 담수화뿐만 아니라 불필요한 이온이나 분자의 다양한 샘플을 청소하는 데에도 사용할 수 있습니다. 과학자들이 바라는 대로 멤브레인의 제조 용이성, 저비용 및 고효율은 지구의 가장 가난한 구석까지 빠르게 침투하여 물에 대한 접근 문제를 해결하는 데 도움이 될 것입니다.

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산화 분자는 노화를 늦춘다 08.11.2020

공격적인 산화 분자 또는 산소 라디칼은 세포의 DNA, 단백질 및 지질을 손상시켜 아무런 이점이 없는 것처럼 보입니다. 이러한 산화제는 정상적인 생화학 반응에서 필연적으로 형성되며 세포에는 산소 라디칼을 중화시키는 특수 효소가 있습니다. 그러나 평소보다 더 많이 형성되거나 그들을 중화시키는 효소가 제대로 작동하지 않기 시작하여 세포에서 산화 스트레스가 발생합니다. 산화 스트레스는 노화의 주요 원인 중 하나이며, 공격적인 산소 산화제로 인해 많은 만성 질환이 발생한다고 믿어집니다.

그러나 이상하게도 그것들은 유용할 수도 있습니다. 예를 들어, 과산화수소는 매우 불안정하고 동일한 라디칼의 형성으로 쉽게 분해됩니다. 따라서 과산화수소는 노화를 늦춥니다. 그가 그것을 하는 방법은 Chalmers 공과 대학과 예테보리 대학의 직원을 찾아냈습니다. 그들은 효모와 과산화수소를 중화시키는 항산화 효소 중 하나인 효모의 Tsa1 효소를 연구했습니다. 그러나 Tsa1은 항산화제로 간주되기는 하지만 과산화물 수준을 크게 낮추지 않는 것으로 나타났습니다. 그러나 다른 프로세스에서 중요한 역할을 합니다.

칼로리 제한은 효모에서 원숭이에 이르기까지 다양한 생물의 수명을 연장시키는 것으로 알려져 있습니다. 분명히, 특정 신호 단백질이 여기에서 촉발되어 세포에 들어가는 칼로리가 더 적다는 정보를 받아 다른 단백질로 전달하고, 다른 단백질은 제1의 단백질로 전달하여 세포의 모든 분자 과정이 재구성되도록 합니다. 타임 셀 수명이 길어집니다. TsaXNUMX은 칼로리 수준을 평가하는 신호 효소 중 하나로 밝혀졌습니다.

그들 중 소수가 세포에 들어가면 과산화수소를 사용하여 Tsa1이 대사 활동을 조절하는 또 다른 조절 효소인 단백질 키나제 A를 산화시킵니다. 산화된 단백질 키나아제는 하위 단백질과 더 나쁘게 상호 작용하고 전체적으로 대사가 느려집니다. 결과적으로 세포는 더 천천히 성장하고 증식하며 더 천천히 노화됩니다.

노화를 늦추기 위해 Tsa1에는 많은 과산화물이 필요하지 않습니다. 즉, 과도한 산소 라디칼이 세포에 위험하다는 사실과 모순되지 않습니다. 그러나 일정량의 과산화물이 여전히 필요하며, 그것 없이는 세포가 신진 대사를 에너지 절약 모드로 전환 할 수 없습니다. 사실, 이것은 적당한 양의 산소 라디칼의 이점에 대해 이야기하는 첫 번째 작업이 아닙니다. 그들이 종양의 성장을 억제하고 잘 알려진 항당뇨병 약물인 메트포르민이 라디칼의 도움으로 회충의 수명을 연장한다는 증거가 있습니다.

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