목요일, 10월 15, 2026

원자 해상도로 분자 이미지를 해석하는 데 도움이 되는 새로운 모델

날짜:

2022년 3월 28일

(난베르크 뉴스원자와 분자의 2D 및 3D 모델을 만드는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 원자 규모에서 샘플을 이미지화할 수 있는 최신 장치의 출현으로 과학자들은 기존의 분자 모델이 그들이 본 이미지와 맞지 않는다는 것을 발견했습니다.

연구원들은 이러한 전통적인 방법을 기반으로 분자를 시각화하는 더 나은 방법을 고안했습니다. 그들의 모델은 그들이 얻은 이미징 데이터에 잘 맞았고, 그들은 모델이 분자 이미지를 해석하는 화학자의 직관에 도움이 되기를 바랍니다. 컬러 볼로 표시된 각 유형의 원자가 있는 원소 주기율표 각 유형의 원자가 컬러 볼로 표시된 친숙한 주기율표. CPK 모델(위)에서 각 원자의 크기는 Z-연관 모델(아래)보다 큽니다. 이는 핵 자체의 크기보다는 원자 주변의 전자 분포에 의존하기 때문입니다. 이것은 전자 구름이 보이지 않는 전자 현미경에서 중요합니다. (사진설명: Nakamura, Harano et al.)

결과는 에 발표되었습니다 미국 국립 과학 아카데미의 절차 (“원자 번호(Z) – 전자 현미경 분자 이미지를 디코딩하기 위한 관련 원자 크기”).

이 글을 읽는 사람이라면 누구나 크기와 색상이 다른 볼이 서로 다른 원자핵을 나타내고 막대기가 원자 간의 결합 특성을 나타내는 전통적인 볼-앤-스틱(ball-and-stick) 원자 및 분자 모델에 익숙할 것입니다. 이것들은 유용한 교육 도구이지만 그들이 반영하는 현실보다 훨씬 간단합니다.

화학자들은 CPK(Corey-Pauling-Koltun) 모델과 같은 모델을 사용하는 경향이 있습니다. 이 모델은 공과 스틱 모델과 유사하지만 공이 겹치도록 부풀려져 있습니다. CPK 모델은 분자 구성 요소가 공 및 막대 모델보다 훨씬 더 잘 상호 작용하는 방식에 대해 화학자에게 더 많이 알려줍니다.

최근 몇 년 동안 원자 분해능 투과 전자 현미경(AR-TEM)과 같은 기술 덕분에 분자 구조를 포착할 뿐만 아니라 분자의 움직임과 상호 작용을 비디오로 기록하는 것이 마침내 가능해졌습니다. 이것은 때때로 “필름 분자 과학”이라고 불립니다.

그러나 보이지 않는 것을 시각화하는 능력의 이러한 비약으로 볼 앤 스틱 또는 CPK 모델은 도움이 되기보다는 장애가 됩니다. 도쿄 대학 화학과의 연구원들이 이 모델을 보고 있는 이미지에 맞추려고 했을 때 몇 가지 문제에 부딪쳤습니다.

하라노 고지 교수는 “볼 앤 스틱 모델은 너무 단순해서 우리 이미지에서 실제로 일어나는 일을 정확하게 설명할 수 없다”고 말했다. 그리고 기술적으로 원자 핵 주위의 전자 구름 전파를 보여주는 CPK 모델은 너무 조밀해서 일부 세부 사항을 식별할 수 없습니다. 그 이유는 이 두 모델 모두 AR-TEM의 이미지가 보여주는 실제 원자 크기를 보여주지 않기 때문입니다.”

AR-TEM 이미지에서 각 원자의 크기는 단순히 Z로 알려진 해당 원자의 원자량과 직접적인 관련이 있습니다. 그래서 Ichi Nakamura 교수와 그의 팀은 이미지에 맞게 ball-and-stick 모델을 수정하기로 결정했습니다. 여기서 각 핵은 모델에서 위치하며, 모델이 나타내는 핵의 Z 번호에 따라 모델의 크기가 결정되고 Z-연결(ZC) 분자 모델이라고 명명되었습니다. 그들은 1952년 미국 화학자 Robert Curie와 Linus Pauling이 처음 도입한 CPK 모델에서 사용된 것과 동일한 색 구성표를 유지했습니다. Z-연결 분자 모델은 볼 앤 스틱 및 CPK 모델과 비교됩니다. 모델 비교. 연구진의 Z-연결 분자 모델은 볼-앤-스틱 및 CPK 모델과 비교되었다. (사진설명: Nakamura, Harano et al.)

Nakamura는 “사진은 천 단어의 가치가 있으며 AR-TEM 이미지를 최초의 블랙홀 이미지와 비교할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “둘 다 이전과는 전혀 다른 현실을 보여주며 사람들이 상상하는 것보다 훨씬 덜 명확합니다. 이것이 환상과 현실 사이의 간극을 메우기 위해 모델이 중요한 이유입니다. Z 연결 분자 모델이 화학자들이 전자 현미경을 분석하는 데 도움이 되기를 바랍니다. images 이론적인 계산이 필요 없는 직관에 기초하여 “영화 분자 과학”의 새로운 세계를 엽니다.

관련 기사

NVIDIA 레이 리컨스트럭션, AMD RDNA 4에서도 구현 가능성 제기

NVIDIA의 레이 리컨스트럭션(Ray Reconstruction) 기술을 AMD의 최신 RDNA 4 기반 Radeon 그래픽카드에서 구현할 수 있을지를 놓고 하드웨어 커뮤니티에서...

반다이남코, 비행 슈팅 신작 ‘에이스 컴뱃 8: 시브의 날개’ 한국어판 출시

반다이남코엔터테인먼트코리아(BNEK)가 대표 비행 슈팅 시리즈의 최신작 ‘에이스 컴뱃 8: 시브의 날개’를 국내에 선보였다. 새로운 전투기 파일럿의 이야기를 중심으로...

스타벅스, 중국 신장에 첫 매장 개점…미 의회서 폐점 요구

미국 커피 체인 스타벅스가 인권 문제를 둘러싼 국제사회의 논란이 이어지고 있는 중국 신장위구르자치구에 처음으로 매장을 열었다. 신장 지역...

제미나이 3.8 라이브, ‘라이브 아바타’ 탑재…실시간 영상 AI 에이전트 시대 본격화

구글이 실시간 음성 대화형 인공지능(AI)에 영상 아바타와 카메라·화면 이해 기능을 결합한 기업용 AI 에이전트를 본격적으로 선보였다. 단순히 질문에...