포스테키안

2019 가을호 / 최신 기술 소개

2020-01-03 74

최신 기술 소개

고체 속에서의 양자 정보 전송 성공

기존의 슈퍼컴퓨터를 만들 때 기억소자로 반도체를 사용했다면, 양자컴퓨터는 기억소자로 원자를 활용하는 컴퓨터입니다. 슈퍼컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 이러한 양자컴퓨터 개발을 위해서는, 한 입자의 상태가 공간상 떨어져 있는 다른 입자로 전이되는 ‘양자 정보 전송’ 기술이 필요합니다. 이 기술을 통해 한 장소에 축적해 놓은 정보들을 먼 곳으로 순간 이동시킬 수 있기 때문입니다. 특히 고밀도의 고체 속에서 양자 정보를 전달하는 기술은 양자컴퓨터 개발에 큰 도움을 줄 수 있는데요. 최근 요코하마 국립대학 연구팀이 고체인 다이아몬드 안에서 양자 정보를 전송하는 데 성공했습니다. 연구팀은 다이아몬드를 구성하는 탄소 원자들 사이의 미세한 틈에 질소 원자들이 들어있다는 사실을 발견한 후, 이 틈새에 전자와 탄소 동위원소를 주입하였습니다. 그러자 그 틈새에서 진동하는 자기장이 형성되었고, 자기장 속의 입자들을 통해 양자 전송이 가능하다는 사실을 확인했습니다. 이 기술은 이후 양자 통신 기술뿐만 아니라, DNA 데이터와 같은 생체 정보통신 기술에도 적용될 수 있을 것으로 연구팀은 설명했습니다.


항암제에 이용되는 벨크로

면역 세포가 서로 소통하기 위해 방출하는 단백질인 ‘사이토카인’을 이용해 암을 치료하려는 시도는 꾸준히 이어져 왔습니다. 그러나 이는 지금까지 환자들에게 확실한 암 치료법이 될 수 없었습니다. 사이토카인은 정상 세포와 암세포를 가리지 않고 독성을 보이기에, 건강한 세포까지 손상시킬 수 있다는 한계점이 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 사이토카인을 암세포에 직접 주입하는 방법을 사용했습니다. 하지만 암세포에 주입된 사이토카인은 불과 몇 분 이내에 신체의 순환계를 통하여 다른 정상 세포에까지 도달했습니다. 이에 MIT 코흐암연구소 연구팀은 벨크로 유사 단백질을 첨가함으로써, 사이토카인을 한곳에 묶어 두고 다른 조직으로의 유출을 방지하는 기술을 개발했습니다. 연구진들은 쥐의 종양에 대해 두 종류의 사이토카인을 주입하여 실험을 진행했습니다. 사이토카인을 단독으로 투여한 쥐 대조군을 벨크로 유사 단백질이 부착된 사이토카인을 투여한 쥐 집단과 비교했습니다. 결론적으로 전자의 쥐들은 생존하지 못했던 반면, 후자의 쥐들은 90% 이상의 생존율을 나타냈습니다. 사이토카인 약물이 종양에 부착되면서, 암세포가 위치한 목표 조직 이외의 다른 조직으로 누출되는 것을 막았기 때문이었습니다.
출처_http://news.mit.edu/2019/cytokines-effect-tumors-treatment-0626

 

잉크 없이 모든 색을 프린팅 하기

투명한 플라스틱을 힘을 주어 구부리면, 휘어진 부분이 하얗게 변화하는 현상을 본 적이 있을 것입니다. 외부에서 힘을 가하면 플라스틱을 이루는 고분자 사이의 공간이 벌어지게 되고, 따라서 플라스틱을 투과하던 빛이 난반사를 일으킵니다. 이때, 우리들의 눈에는 플라스틱이 하얗게 보이는데 이 현상을 ‘크레이징’이라고 합니다. 이러한 크레이징의 구조를 인위적으로 조절함으로써, 하얀색 외에도 특정한 색을 띄게 만드는 방법이 개발되었습니다. 고분자 사이의 공간에서 일정한 구조가 겹겹이 쌓이도록 플라스틱을 만들면, 특정 파장의 빛만 보강간섭을 일으켜 플라스틱이 해당 색으로 보이게 됩니다. 연구진들은 플라스틱을 아세트산 용매에 담가 다양한 색을 표현해냈습니다. 플라스틱을 용매에 담그면 미세 구멍과 미세 골격으로 이뤄진 공간이 생깁니다. 이러한 미세 구멍과 미세 골격의 크기는 플라스틱의 종류, 분자량, 용매의 종류, 온도 등의 변수를 조절함으로써 얼마든지 바꿀 수 있습니다. 따라서 이론적으로 어떤 색이든 표현할 수 있습니다. 이 기술을 통해 기존에 사용되던 잉크젯프린터보다 10배 이상 높은 해상도를 가진 프린터를 만들 수 있을 것으로 기대됩니다.
출처_https://conpaper.tistory.com/78830

 

미래의 얼굴을 예측하는 액정


극악무도한 범죄를 저지른 강력범죄자 중 일부는 대중들에게 얼굴이 잘 알려져 있습니다. 그러나 오랜 시간이 지나면 범죄자들의 얼굴에도 주름 등의 노화가 생길 것입니다. 그렇다면 우리는 과거의 얼굴을 토대로 범죄자들의 현재 얼굴을 어떻게 알아볼 수 있을까요? LCD를 만드는 데 쓰이는 ‘네마틱 액정’을 수학적 모델링 기법으로 조절하게 되면, 젊은 시절의 사진만으로도 이러한 범죄자의 현재 얼굴을 알아낼 수 있습니다. 네마틱 액정으로 이루어진 2차원 시트가 외부로부터 열을 받거나 빛, 자기장 등에 노출될 때 만들어지는 기하학적 형태를 예측하기 위해서는 수학적 모델링이 필요합니다. 최근 이스라엘 와이즈만 과학연구소 연구진이 네마틱 액정의 방향성을 조절하는 수학적 모델링을 개발함에 따라, 사람의 피부 특정 부분에 주름이 만들어지는 과정도 계산해낼 수 있게 되었습니다. 이를 통해 과거 사진을 토대로 특정 인물의 현재 얼굴을 추정할 수 있게 되는 것입니다.
출처_https://wis-wander.weizmann.ac.il/space-physics/metamorphic-materials

 


알리미 25기 무은재학부 19학번 장준