理系にゅーす

理系に関する情報を発信! 理系とあるものの文系理系関係なく気になったものを紹介します!

スポンサーリンク

原子

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2018/05/20(日) 08:27:02.12 ID:CAP_USER
19世紀は化学が飛躍的に進歩した時代で、化学の世紀と呼ばれました。

 20世紀は物理の世紀でした。相対性理論は宇宙の見方を変え、量子力学の生みだしたエレクトロニクスや原子力などのテクノロジーが人々の生活や戦争の形態を変えました。

 では21世紀は何の時代になるのでしょうか。
その17%が経過した現時点で展望すると、これは確実に、分子生物学の圧倒的な発展の世紀となるでしょう。

 2003年にヒトの全遺伝情報(ゲノム配列)が読み取られました。
これを皮切りに、ゲノム読み取り技術はさらに進歩を遂げ、現在では、ヒト1個体分のゲノム配列なら、ほんの1日で解読できるところまできています。(もっとも、解読した断片の配列をつなげていく時間は別に必要ですが。)

 この技術は、生物学、医学、犯罪捜査、人類学などなどに計り知れないインパクトを与えつつあります。
20世紀の手法に比べ、ゲノム解析からもたらされる情報は革新的です。
これらの分野の教科書は、ゲノム解析技術によって書き換えられている最中です。
学校で習った常識はどんどん時代遅れになりつつあります。

 先日2018年4月24日、理化学研究所などのグループが、「全ゲノムシークエンス解析で日本人の適応進化を解明」という発表を行ない、話題となりました。
これは日本人2234人のゲノム配列データを解析し、この数千年間に進行した進化の痕跡を探した研究結果です。

■ゲノムって何だっけ

 遺伝情報、つまり生物の体の設計図は、「DNA」という長い長い鎖状の分子に記録されています。
どれほど長いかというと、例えばヒトの細胞1個の中に収納されているDNAをほぐして全部1列に並べると、約2mにもなります。

 このうち半分の1m分は父親から、もう1m分は母親から受け継いだものです。この1m分の遺伝情報を「ゲノム」と呼びます。
生物のゲノムの1セットには、生物の体の設計図が一通りそろっています。

 DNAは「アデニン(A)」「グアニン(G)」「シトシン(C)」「チミン(T)」という4種の「塩基」という部品が連なってできています。(長い長い焼き鳥を思い浮かべてください。)
遺伝情報はA、G、C、Tという4文字で書かれた文書といえます。ACGTCC・・・という具合に続く文書です。
(焼き鳥なら砂肝、ネギ、モモ、シイタケ、ネギ、ネギ、・・・という感じでしょうか。)

 ゲノムという文書は、「遺伝子」という文の集合です。ヒトのゲノムは2万~2万5000の遺伝子からなります。
遺伝子の1文は、「タンパク質分子」の1種類を表すと考えても、まあ大体合ってます。
詳細は省きますが、生物の細胞はあるタンパク質分子が必要になると、ゲノム中でそのタンパク質分子の作り方が記述されている1文を参照して、その文にしたがってタンパク質分子を製造します。
ヒトの体内では2万種~2万5000種のタンパク質分子が製造され、働いています。

続きはソースで

関連ソース画像
http://jbpress.ismedia.jp/mwimgs/b/a/600/img_ba063319029e26662ff593aeec88f65e99085.jpg

http://jbpress.ismedia.jp/articles/-/53039

ダウンロード (1)


引用元: 【分子生物学】さらば物理の世紀、21世紀の主役は分子生物学だ!日本人の進化の痕、ゲノム解析でどこまで見えた?[05/16]

【分子生物学】さらば物理の世紀、21世紀の主役は分子生物学だ!日本人の進化の痕、ゲノム解析でどこまで見えた?の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2018/05/20(日) 08:31:09.14 ID:CAP_USER
カリフォルニア工科大学(Caltech)の研究チームは、環状構造の有機分子の一種であるビシクロブタン(C4H6)を大量合成することができる細菌を遺伝子操作によって作り出すことに成功したと発表した。

ビシクロブタンはさまざまな有用物質を化学合成するときの出発材料として利用されるが、自然界にはほとんど存在せず、合成が難しかった。研究論文は科学誌「Science」に掲載された。

ビシクロブタンは環状につながった炭素原子を含む有機分子である。
4個の炭素原子が2つの三角形を構成し、それらの三角形同士が1辺を共有する構造であり、四角い紙を対角線に沿って折り曲げたような形状となっている。

炭素環が不自然な角度で折り曲げられ歪んでいるため、きつく巻いたバネのように高いエネルギーをもつという性質がある。
このエネルギーの高さによって、ビシクロブタンは化学反応を促進させる能力をもち、医薬、農薬、その他さまざまな材料の化学合成の出発材料として利用できる。

一方、歪みエネルギーが高いという性質は、分子構造としては不安定であるともいえる。
このため、シクロヘキサン(C6H12)やシクロペンタン(C5H10)といった他の炭素環と違って、ビシクロブタンを合成できる生物学的過程が存在せず、自然界ではほとんど見つけることができない。

続きはソースで

関連ソース画像
https://news.mynavi.jp/article/20180416-617156/images/001.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180416-617156/
※ご依頼がありました
images (3)


引用元: 【細菌/分子】ビシクロブタン合成能力をもつ細菌が遺伝子操作によって誕生 - Caltech

ビシクロブタン合成能力をもつ細菌が遺伝子操作によって誕生 - Caltechの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2018/04/22(日) 03:25:24.70 ID:CAP_USER
 理化学研究所、奈良女子大学、鳥取大学などからなる国際共同研究グループは、「パイ中間子原子」という奇妙な原子を、従来の数十倍の時間効率で大量生成することに成功した。

 原子の中には電子と原子核が存在し、原子核は陽子と中性子によって構成される。
陽子や中性子を分割すると、素粒子であるクォークとなる。電子は他の粒子に比べ無視できるほど軽いため、原子の質量はクォーク質量の和となるように思える。
ところが、実際はその100倍も重いという。これを2008年にノーベル物理学賞を受賞した南部陽一郎博士は、クォークに「クォーク凝縮」がまとわりついているためだと考えた。

 クォーク凝縮とは、クォークと反クォークが対となり真空中に凝縮している状態のこと。
宇宙創成直後の高温・高密度状態では存在しなかったものの、その後宇宙が広がり冷えていく過程で発生したとされる。

続きはソースで

論文情報:【Physical Review Letters】
Spectroscopy of pionic atoms in 122Sn(d,3He) reaction and angular dependence of the formation cross sections
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.152505

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/20379/?show_more=1
ダウンロード (2)


引用元: 【物理学】奇妙な原子「パイ中間子原子」の大量生成で真空とクォーク凝縮の謎に迫る[04/21]

奇妙な原子「パイ中間子原子」の大量生成で真空とクォーク凝縮の謎に迫るの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2018/03/19(月) 12:45:36.81 ID:CAP_USER
欧州原子核研究機構(CERN)は、反物質を長期保存・輸送する技術の開発を進めている。
陽子の反粒子である反陽子を生成・捕獲した後に別棟の実験施設に輸送し、反陽子と原子核の衝突実験などを行う計画であるという。

反物質は物質に接触した瞬間に対消滅してしまうため、実験に必要な量の反物質を作り出し、一定時間保存しておくことが非常に難しい。
しかしCERNはこれまでに、水素の反物質である反水素などの生成に成功しており、磁場トラップ中に反水素を保存して、反物質研究のためのさまざまな実験に利用できるようになっている。

現在計画されている反物質研究プロジェクト「PUMA(antiProton Unstable Matter Annihilation)」では、実験施設「ELENA」において、陽子の反粒子である反陽子をこれまでで最大となる10億個捕獲し、これを数週間にわたって保存することを目指している。

保存された反陽子は、ELENAから数百メートル離れたイオンビーム施設「ISOLDE」まで車両に積み込んで運搬される。
ISOLDEでは、反陽子を放射性原子核に衝突させることで特異な原子核現象の研究を行うという。

反陽子を長期保存・輸送する際には、「二重ゾーン」と呼ばれる長さ70cmの捕獲器が使用される。
この捕獲器は重さ約1トンの超伝導ソレノイド電磁石内部の超高真空(10-17mbar)・極低温(4K)条件下に置かれることになる。
二重ゾーンのうち、「ストレージゾーン」と呼ばれる部位に反陽子を捕獲し、「第2ゾーン」と呼ばれる部位で放射性原子核と衝突させる。

放射性原子核のほうはISOLDE側で生成するが、短時間に崩壊してしまうため他の施設に輸送して研究することができない。

続きはソースで

画像:反陽子-原子核衝突実験が計画されているイオンビーム施設「ISOLDE」 (出所:CERN)
https://news.mynavi.jp/article/20180319-603038/images/001.jpg

画像ELENAとISOLDEの位置関係と反陽子の輸送ルート (出所:CERN)
https://news.mynavi.jp/article/20180319-603038/images/002.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180319-603038/
images (1)


引用元: 【物理学】反物質の長期保存・輸送技術の開発を目指す欧州原子核研究機構(CERN)[03/19]

反物質の長期保存・輸送技術の開発を目指す欧州原子核研究機構(CERN)の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2018/03/07(水) 21:00:01.03 ID:CAP_USER
ウラジーミル・プーチン大統領は、敵による迎撃を受けることのない一連の新たな核兵器を開発したと述べている。

 3月1日に全国放映されたテレビ番組の中でプーチン大統領は、この最新兵器は軍事技術の大きな躍進であり、米国が主導するNATOのミサイル防衛システムを無力化すると発言した。

 大統領が発表した新兵器を以下で紹介する。

◆サルマット大陸間弾道弾ミサイル

 ロシアは何年もの間、西側諸国では「サタン」として知られ10個の核弾頭を搭載できる世界最重量ICBM「ヴォエヴォーダ」に代わる、新たな大陸間弾道弾ミサイルを開発してきた。
プーチン大統領は、サルマットと呼ばれる最新ミサイルの実験が行われていると発言し、スピーチの最中に、発射実験の模様が動画で放映された。

 大統領によると、サルマットの重量は200メートルトン(220トン)で、サタンよりも射程距離が長く、北極や南極を超えて世界中どこでも標的を攻撃できる。
サルマットは、より多くの数の核弾頭を搭載できるため、サタンよりも強力であるとした。

 この最新ICBMの飛行速度は先代のミサイルより速いため、発射後、最も被害を受けやすい局面で敵がこれを迎撃するのは困難だという。
サルマットには、ミサイル防衛をかわすことのできる一連の核弾頭を搭載できるとも大統領は述べた。
https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/newsphere.jp/wp-content/uploads/2018/03/04183126/AP18060606013827.jpg

◆原子力で推進、世界を射程とする巡航ミサイル

 プーチン大統領の発言によると、ロシアは原子力推進の巡航ミサイルを開発したが、こうした兵器の存在が公式に言及されるのは初めてのことだ。

 小型の原子力推進を特徴とするこの兵器の射程は「実際のところ、無制限」になるという。
ステルス技術を装備しているため検知されにくいほか、敵の防衛をかわす高い操縦性を有しているとも大統領は述べた。
この巡航ミサイルは、「既存のあらゆる防衛システムに対して、そしておそらく未来の防衛システムに対しても無敵」だとした。

 昨秋の発射実験には成功したが、この兵器にはまだ名前が付けられていない。
ロシア国防省では、全国から公募を受け付け、相応しい名前を付けるという。
https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/newsphere.jp/wp-content/uploads/2018/03/04183311/AP18060606166428.jpg

◆原子力推進、大陸間の水中ドローン

 ロシアの報道機関は数年前、原子力推進の水中ドローン「ステータス6」についての記事をリークした。
クレムリンでの会合中に撮影された画像が全国のテレビ放映で流されたが、多くの視聴者は意図的に流されたものとみた。

 プーチン大統領は1日、ロシアがこうした兵器を建造したことを初めて明言した。
小型原子炉の実験には数年を要したが、昨年12月に終了したという。
近代的な原子力潜水艦を推進させる原子炉と比較して、最新原子炉の大きさは100分の1であるほか、超高速の発射が特徴だと大統領は述べた。

 大統領によるとこの新型ドローンには「卓越した」機能があり、現在使用されている最速の船舶や魚雷よりも数倍速く、「とてつもなく」深い海底で操縦できるという。

 空母群や海岸施設を標的とする核兵器を搭載できることに加え、「今現在、これに対抗できる勢力は世界に存在しない」とも述べた。

 このドローンの名称も、全国からの公募で決められる予定。
https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/newsphere.jp/wp-content/uploads/2018/03/04183413/AP18060606275454.jpg

newsphere_jp
https://newsphere.jp/world-report/20180306-4/

続きはソースで
no title


引用元: 【新兵器】ロシア「無敵」核兵器、水中ドローン、レーザー プーチン大統領が発表した最新兵器

【新兵器】ロシア「無敵」核兵器、水中ドローン、レーザー プーチン大統領が発表した最新兵器の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2018/02/19(月) 14:36:18.53 ID:CAP_USER
すばらしい写真というものは、ときにデジタル一眼レフカメラと小さな原子、そして好奇心旺盛な博士論文の提出候補者という組み合わせで撮影されるものだ。

 英オックスフォード大学で、量子コンピューターに使う原子を閉じこめる研究をしていたデビッド・ナドリンガー氏は2017年8月7日、一般的なデジタル一眼レフカメラを使ってこの写真を撮影した。
黒い背景の前で青紫色のライトに照らされているのは、プラスに帯電したストロンチウム原子だ。
両側には2つの金属電極があり、間にできる電界によって、原子はほぼ静止している。
この装置はイオントラップと呼ばれる。小さな2つの針の先端の間の距離は、2ミリにも満たない。

 この写真につけられたタイトルは「イオントラップ内の1つの原子」。
これが、英国の工学・物理科学研究会議(EPSRC)による科学写真コンテストで表彰された。

 原子はあまりに小さいため、肉眼で見ることはできない。

 EPSRCのプレスリリースで、ナドリンガー氏は「1個の原子を目に見えるかたちで表現することは、微小な量子の世界と私たちの巨大な現実を直接的、直感的に結ぶことができるすばらしいアイデアだと思いました」と述べている。
「ある静かな日曜日の午後、カメラと三脚を持って研究室に向かいました。
そして、小さな薄い青色の点が映ったこの写真を撮ることができたのです」


 ナドリンガー氏は、イオントラップの超高真空室の窓をのぞきこむようにして写真を撮影した。
使用したのは、50mmレンズと接写用のエクステンションチューブ、そしてカラーフィルターをつけた2つのフラッシュ装置だ。エクステンションチューブは一般に、レンズの焦点距離を長くしてクローズアップ写真を撮るために使われる。

続きはソースで

画像:プラスに帯電し、電界によってほぼ静止している1つのストロンチウム原子を撮影した写真。よく見ると、黒い部分の中心にうっすらと青い光が見える。
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/021600072/01.jpg
画像:中央部を拡大したもの
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/021600072/ph.jpg

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/021600072/
ダウンロード (1)


引用元: 【話題】〈画像あり〉「原子」が見えた! なんと一眼レフで撮影に成功 科学写真コンテスト[02/19]

「原子」が見えた! なんと一眼レフで撮影に成功 科学写真コンテストの続きを読む
スポンサーリンク

このページのトップヘ