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Dec 05, 2023

니모를 찾아서의 새우는 흰빵을 하얗게 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다

상징적 이미지 컴퓨터 생성 이미지 태평양 청소 새우(Pacific Cleaner Shrimp)는

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컴퓨터 생성 이미지

퍼시픽 클리너 쉬림프(Pacific Cleaner Shrimp)는 흰 빵을 하얗게 유지하는 비결을 갖고 있을지도 모릅니다. 이산화티타늄, 산화아연 등의 무기나노입자는 식품, 화장품, 페인트 등의 미백제로 널리 사용되고 있다. 그러나 건강 문제로 인해 현재 이러한 물질을 대체할 유기적, 생체 적합성 유사체를 찾기 위한 집중적인 연구가 진행되고 있습니다. 이제 네게브 Ben-Gurion 대학교의 Ben Palmer 박사와 그의 학생 Tali Lemcoff는 자연에서 가장 효율적인 백색 반사체 중 하나를 생산하는 깨끗한 새우에서 새로운 유기 미백 물질 개발에 영감을 줄 수 있는 새로운 물질을 발견했습니다. 깨끗한 새우에서 발견되는 백색 물질을 연구함으로써 연구자들은 광학 분야에서 완전히 새로운 원리를 발견했습니다. 연구 결과는 Nature Photonics 저널에 게재되었습니다. 니모를 찾아서(Finding Nemo)의 Jacques라고도 알려진 Pacific Cleaner Shrimp는 표피와 부속기에 흰색 줄무늬를 사용하여 물고기를 유인한 다음 물고기 몸에서 기생충을 먹어 청소를 진행합니다. 연구자들이 이 흰색 줄무늬를 자세히 관찰했을 때 그들은 놀라운 것을 발견했습니다. 흰색 줄무늬는 작은 분자인 이소잔토프테린(isoxanthopterin)의 촘촘한 입자가 매우 얇은 층으로 구성되어 있습니다. 두꺼운 재료로 흰색 재료를 만드는 것은 쉽지 않습니다. 그러나 얇고 조밀한 재료로 효율적인 백색 반사판을 만드는 것은 '광학 크라우딩(Optical Crowding)'이라는 광학 효과로 인해 어렵습니다. 즉, 패킹 밀도가 높을수록 반사율이 감소합니다. 두께가 5미크론 미만임에도 불구하고 새우가 생성하는 백색도는 매우 밝으므로 현존하는 백색 물질 중 가장 얇고 효율적인 백색 물질 중 하나입니다. 광학의 핵심은 입자 내 분자 배열에 있습니다. 분자는 바퀴살처럼 나노구체의 중심에서 방사상으로 방사상으로 방사되는 기둥에 쌓여 있는 '액정'으로 배열됩니다.

현미경으로 보는 백혈구

네게브 벤구리온대학교

"처음에는 나노구체가 고전적인 결정이 아니기 때문에 흥미롭지 않다고 생각했습니다. 그러나 극저온-SEM 및 TEM 현미경을 사용하여 자세히 관찰한 결과, 입자가 LCD 디스플레이에서와 같이 액정일 뿐만 아니라, 동물계에서는 극히 드문 복굴절(이중굴절)을 보인다"고 Tali Lemcoff는 열광했습니다. 분자의 이러한 특별한 배열은 '광학적 군중' 장애물을 극복하고 입자를 조밀하게 채우는 데 핵심이 되는 것으로 밝혀졌습니다. , 밝은 백색도를 생성하는 데 필요한 층의 두께를 줄입니다. "우리가 유기체 연구를 통해 완전히 새로운 원리를 배운 것은 실제로 처음 중 하나입니다. 새우는 이 특수한 입자를 생성하여 광학의 겉보기에 근본적인 장애물을 극복했습니다. 이제 문제는 흰 빵이나 흰색 페인트 및 기타 응용 분야에 식품 첨가물로 사용할 수 있는 새로운 재료를 만들기 위해 이 효과를 어떻게 복제할 수 있는가 하는 것입니다." 팔머 박사는 말합니다.

Lemcoff, T., Alus, L., Haataja, JS 외. 복굴절 나노구체의 매우 얇은 층으로 인해 새우의 눈부신 백색도. Nat. 광자. (2023)

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Lemcoff, T., Alus, L., Haataja, JS 외. 복굴절 나노구체의 매우 얇은 층으로 인해 새우의 눈부신 백색도. Nat. 광자. (2023)

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