最新の科学ニュース三選!!新しい物質相の発見、AIパッチの開発、透析による水の浄化【2023年6月期④】

最新の科学ニュース三選!!新しい物質相の発見、AIパッチの開発、透析による水の浄化【2023年6月期④】

※①新しい物質相「キラルボーズ液体状態」の発見※
マサチューセッツ大学の助教授、ティグラン・セドラキヤンを含む物理学者チームが、新たな物質の相「キラルボーズ液体状態」を発見したと、Nature誌にて報告しました。彼らの発見は、物理世界の本質を理解しようとする長年の試みに新たな道筋を開きます。

通常の条件下では、物質は固体、液体、ガスの三つの形態を取りますが、極限状態(絶対零度近くの温度、原子の一部分よりも小さいもの、エネルギー状態が極めて低いもの)に達すると、物質の状態は「量子状態」になります。これは私たちが日常生活で遭遇する三つの古典的な状態とは大きく異なります。

セドラキヤンは、強く相互作用する量子物質における「バンド退化」、「堀バンド」、「運動フラストレーション」の可能性に特に興味を持ち、その探求を続けてきました。

彼と彼の同僚たちは、電子が自由に移動できる上層部と、電子が存在できる”穴”がある下層部から成る二層の半導体装置を設計しました。上下の層を原子レベルで接近させ、下層部の電子と穴の数に局所的な不均衡を設けました。これにより電子は不確定性(フラストレーション)を持つことになり、それが新奇なキラルエッジ状態を引き起こします。

また、この新たな状態は量子エンタングルメントの長距離効果により、外部からの衝撃にも非常に強く、デジタルデータを冗長性を持ってエンコードすることも可能です。

このキラルボーズ液体状態を観測するのは困難であり、そのため長年隠されてきました。その観測に成功したのは、極めて強い磁場を用いた理論と実験を設計したこの科学者チームであり、その成果がこの論文に発表されています。

※※②PETALパッチの開発※※
シンガポール国立大学とA*STARの材料研究工学研究所の科学者たちは、PETALと呼ばれる紙のような電池不要のAI対応センサーパッチを開発しました。この革新的な技術は、創傷治療の向上のために合併症の早期警告を提供します。PETALセンサーパッチは5つの色素センサーを使用して15分以内に創傷のバイオマーカーを測定し、専用のAIアルゴリズムがデジタル画像を解析して創傷の治癒状態を97%の精度で判断します。

創傷の治癒状態を適時かつ効果的にモニタリングすることは、創傷のケアと管理において重要です。慢性創傷(3か月以上治癒しない創傷)や火傷後の病理的な瘢痕などの治癒が妨げられた状態は、命に関わる医学的合併症や患者や医療システムに多大な経済的負担をもたらす可能性があります。

この技術は、シンガポール国立大学(NUS)とA*STARの材料研究工学研究所(IMRE)の研究者チームによって開発され、臨床介入を適時に引き起こすために創傷の治癒状態を監視するための簡単で便利な方法を提供します。

PETALセンサーパッチは、創傷の温度、pH、トリメチルアミン、尿酸、湿度などのバイオマーカーの組み合わせを15分以内に測定するために、5つの色素センサーで構成されています。これらのバイオマーカーは、創傷の炎症、感染、および創傷環境の状態を効果的に評価するために注意深く選ばれました。

PETALセンサーパッチはエネルギー源なしで動作するため、センサーの画像は携帯電話でキャプチャされ、AIアルゴリズムによって患者の治癒状態が判断されます。

※※※③新しい浄化システム※※※
Beckman Institute for Advanced Science and Technologyの研究者たちが開発した浄化システムは、電気化された透析を利用して飲み水から塩分や不要な粒子を分離します。この方法は廃水に適用され、予定された河川や海への拡大により、他の方法に比べて費用を節約し、エネルギーを90%も節約します。この研究はACS Energy Lettersに掲載されています。

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