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컬럼 크로마토그래피 정지상
컬럼 크로마토그래피의 정지상 또는 흡착제는 고체이다. 컬럼 크로마토그래피에 가장 일반적인 정지상은 실리카 젤이며, 다음으로 가장 일반적인 것은 산화 알루미늄이다. 과거에는 셀룰로스 분말이 자주 사용되었다. 이온 교환 크로마토그래피, 역상 크로마토그래피(RP), 친화성 크로마토그래피 또는 확장층 흡착(EBA)을 수행하기 위해 다양한 정지상을 사용할 수 있다. 정지상은 일반적으로 미세하게 분쇄된 분말 또는 젤 및 표면적을 증가시키기 위해 미세 다공성이지만, EBA에서는 유동층이 사용된다. 정지상 무게와 컬럼에 적용할 수 있는 분석물 혼합물의 건조 무게 사이에 중요한 비율이 있다. 실리카 컬럼 크로마토그래피의 경우, 이 비율은 분석물 성분이 얼마나 가까이 용출되는지에 따라 20:1에서 100:1 사이에 있다.
컬럼 크로마토그래피 이동상 (용리액)
이동상 또는 용리액은 화합물을 컬럼을 통해 이동시키는 데 사용되는 용매 또는 용매 혼합물이다. 크로마토그래피를 실행하는 데 필요한 시간과 용리액의 양을 최소화하기 위해 관심 화합물의 머무름 인자 값이 대략 0.2 - 0.3이 되도록 선택된다. 용리액은 또한 서로 다른 화합물을 효과적으로 분리할 수 있도록 선택된다. 용매 시스템이 발견될 때까지 다른 극성의 용매를 사용하여 종종 동일한 정지상을 가진 박층 크로마토그래피(TLC)를 사용하여 소규모 사전 테스트에서 용리액을 최적화한다. 극성이 증가하는 순서로 일반적인 이동상 용매에는 헥세인, 다이클로로메테인, 아세트산 에틸, 아세톤, 및 메탄올이 포함된다. 일반적인 용매 시스템은 헥세인과 아세트산 에틸의 혼합물이며, 표적 화합물의 머무름 인자가 0.2 - 0.3이 될 때까지 비율을 조정한다. 일반적인 오해와 달리, 메탄올 단독으로 고극성 화합물에 대한 용리액으로 사용될 수 있으며, 실리카 젤을 용해시키지 않는다.
컬럼 크로마토그래피 이동상 (용리액)
각 특정 분리에 대한 최적의 부피 유량이 있다. 용리액의 유속이 빠르면 컬럼을 실행하는 데 필요한 시간이 최소화되어 확산이 최소화되고 결과적으로 더 나은 분리가 이루어진다. 그러나 최대 유속은 분석물이 정지상과 이동상 사이에서 평형에 도달하는 데 유한한 시간이 필요하기 때문에 제한된다. 반 덤터 방정식을 참조하라. 간단한 실험실 컬럼은 중력 흐름에 의해 작동한다. 이러한 컬럼의 유속은 신선한 용리액으로 채워진 컬럼을 정지상 상단 위로 확장하여 증가시키거나 탭 제어기로 감소시킬 수 있다. 펌프를 사용하거나 압축 가스(예: 공기, 질소, 또는 아르곤)를 사용하여 용매를 컬럼을 통해 밀어내어 더 빠른 유속을 얻을 수 있다(플래시 컬럼 크로마토그래피).
플래시 컬럼 크로마토그래피의 정지상 입자 크기는 중력 컬럼 크로마토그래피보다 일반적으로 더 미세하다. 예를 들어, 전자의 기술에서 가장 널리 사용되는 실리카 젤 등급 중 하나는 메쉬 230 – 400 (40 – 63 μm)인 반면, 후자의 기술은 일반적으로 메쉬 70 – 230 (63 – 200 μm) 실리카 젤을 필요로 한다.
컬럼 크로마토그래피 이동상 (용리액)
플래시 컬럼의 성공적인 개발을 지원하는 스프레드시트가 개발되었다. 이 스프레드시트는 분석물의 머무름 부피 및 밴드 부피, 각 분석물을 포함할 것으로 예상되는 분획 번호, 그리고 인접한 피크 간의 해상도를 추정한다. 이 정보는 사용자가 플래시 컬럼 자체를 시도하기 전에 준비 규모 분리에 대한 최적의 매개변수를 선택할 수 있도록 한다.
컬럼 크로마토그래피 자동화 시스템
컬럼 크로마토그래피는 모든 실험실에서 극도로 시간이 많이 소요되는 단계이며, 어떤 공정 실험실에서도 빠르게 병목 현상이 될 수 있다. 바이오태지, 부키, 인터심, 테레다인 이스코와 같은 많은 제조업체는 자동 플래시 크로마토그래피 시스템(일반적으로 LPLC, 저압 액체 크로마토그래피라고 불림, 350–525 kPa or 50.8–76.1 psi 주변)을 개발하여 정제 공정에서 사람의 개입을 최소화한다. 자동화 시스템에는 기울기 펌프, 샘플 주입 포트, UV 검출기, 용리액을 수집하는 분획 수집기와 같이 일반적으로 더 비싼 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 시스템에서 발견되는 구성 요소가 포함된다. 일반적으로 이러한 자동화 시스템은 몇 밀리그램에서 산업 규모의 수 킬로그램까지 샘플을 분리할 수 있으며 준비용 HPLC 시스템에서 여러 번 주입하는 것보다 훨씬 저렴하고 빠른 솔루션을 제공한다.
컬럼 크로마토그래피 자동화 시스템
LPLC 시스템의 해상도(또는 혼합물을 분리하는 능력)는 HPLC에 비해 항상 낮을 것이다. 이는 HPLC 컬럼의 충전재가 훨씬 작을 수 있기 때문이며, 일반적으로 5 마이크로미터에 불과하여 정지상의 표면적을 증가시키고 표면 상호작용을 증가시켜 더 나은 분리를 제공한다. 그러나 이러한 작은 충전 매체를 사용하면 높은 배압이 발생하며, 이것이 고압 액체 크로마토그래피라고 불리는 이유이다. LPLC 컬럼은 일반적으로 약 50 마이크로미터의 실리카로 충전되어 배압과 해상도를 감소시키지만, 고가의 고압 펌프의 필요성도 제거한다. 제조업체는 현재 더 높은 압력의 플래시 크로마토그래피 시스템으로 전환하기 시작했으며, 이를 중압 액체 크로마토그래피(MPLC) 시스템이라고 부르며 1 MPa (150 psi) 이상에서 작동한다.
컬럼 크로마토그래피 컬럼 크로마토그램 해상도 계산
일반적으로 컬럼 크로마토그래피는 연동 펌프를 사용하여 컬럼 상단을 통해 버퍼와 용액 샘플을 흐르게 한다. 용액과 버퍼는 컬럼을 통과하며, 컬럼 설치 끝에 있는 분획 수집기가 용출된 샘플을 수집한다. 분획 수집 전에 컬럼에서 용출된 샘플은 분광광도계 또는 질량 분석기와 같은 검출기를 통과하여 용액 혼합물에 분리된 샘플의 농도를 결정할 수 있다.
예를 들어, 용액 샘플에서 컬럼에 대한 결합 능력이 다른 두 가지 다른 단백질을 분리하려면 280 nm 파장을 사용하는 분광광도계가 좋은 검출기 유형이 될 것이다. 컬럼을 통해 용출된 용액을 통과하는 단백질 농도가 높을수록 해당 파장의 흡수도가 높아진다.
컬럼 크로마토그래피는 다양한 농도로 검출기를 통과하는 용출된 용액의 일정한 흐름을 가지므로, 검출기는 시간에 걸쳐 용출된 샘플의 농도를 플롯해야 한다. 샘플 농도 대 시간의 이 플롯을 크로마토그램이라고 한다.
컬럼 크로마토그래피 컬럼 크로마토그램 해상도 계산
크로마토그래피의 궁극적인 목표는 용액 혼합물에서 다른 구성 요소를 분리하는 것이다. 해상도는 혼합물에서 구성 요소 간의 분리 정도를 나타낸다. 크로마토그램의 해상도가 높을수록 컬럼이 제공하는 샘플 분리 정도가 더 좋다. 이 데이터는 특정 샘플에 대한 컬럼의 분리 특성을 결정하는 좋은 방법이다. 해상도는 크로마토그램에서 계산할 수 있다.
위 그림의 별도 곡선은 컬럼 수지에 대한 친화도에 따라 시간이 지남에 따른 다른 샘플 용출 농도 프로파일을 나타낸다. 해상도를 계산하려면 머무름 시간과 곡선 너비가 필요하다.
머무름 시간은 검출기에 의한 신호 감지 시작부터 각기 다른 샘플의 용출 농도 프로파일의 피크 높이까지의 시간이다.
곡선 너비는 크로마토그램에서 다른 샘플의 농도 프로파일 곡선의 너비이며 시간 단위로 표시된다.
컬럼 크로마토그래피 컬럼 크로마토그램 해상도 계산
크로마토그램 해상도를 계산하는 간단한 방법은 플레이트 모델을 사용하는 것이다. 플레이트 모델은 컬럼이 특정 개수의 섹션 또는 플레이트로 나눌 수 있다고 가정하며 각 개별 플레이트에 대한 질량 균형을 계산할 수 있다. 이 접근 방식은 일반적인 크로마토그램 곡선을 가우스 분포 곡선으로 근사한다. 이를 통해 곡선 너비는 곡선의 표준 편차의 4배인 4σ로 추정된다. 머무름 시간은 신호 감지 시작부터 가우스 곡선의 피크 높이까지의 시간이다.
위 그림의 변수에서 컬럼 플레이트 모델의 해상도, 플레이트 번호 및 플레이트 높이는 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있다.
해상도 (Rs):
Rs = 2(tRB – tRA)/(wB + wA),
여기서:
tRB = 용질 B의 머무름 시간
tRA = 용질 A의 머무름 시간
wB = 용질 B의 가우스 곡선 너비
wA = 용질 A의 가우스 곡선 너비
플레이트 번호 (N):
N = (tR)2/(w/4)2
플레이트 높이 (H):
H = L/N
여기서 L은 컬럼의 길이이다.
컬럼 크로마토그래피 컬럼 흡착 평형
흡착 컬럼의 경우 컬럼 수지(정지상)는 미세구슬로 구성된다. 단백질, 탄수화물, 금속 이온 또는 기타 화학 화합물과 같은 더 작은 입자는 미세구슬에 결합된다. 미세구슬에 부착된 각 결합 입자는 정제 또는 분리해야 하는 컬럼을 통해 보내지는 용질 샘플과 1:1 비율로 결합한다고 가정할 수 있다.
분리될 표적 분자와 컬럼 비드의 결합 분자 간의 결합은 간단한 평형 반응 Keq = [CS]/([C][S])로 모델링할 수 있다. 여기서 Keq는 평형 상수이고, [C]와 [S]는 각각 표적 분자와 컬럼 수지에 있는 결합 분자의 농도이다. [CS]는 컬럼 수지에 결합된 표적 분자 복합체의 농도이다.
이를 바탕으로 세 가지 다른 등온선이 컬럼 크로마토그래피의 결합 역학을 설명하는 데 사용될 수 있다: 선형, 랭뮤어, 프룬들리히.
선형 등온선은 정제해야 하는 용질 농도가 결합 분자에 비해 매우 작을 때 발생한다. 따라서 평형은 다음과 같이 정의할 수 있다.
컬럼 크로마토그래피 컬럼 흡착 평형
[CS] = Keq[C].
산업적 규모 사용의 경우, 컬럼 수지 비드의 총 결합 분자가 계산에 포함되어야 한다. 왜냐하면 비어 있는 위치를 고려해야 하기 때문이다. 랭뮤어 등온선과 프룬들리히 등온선은 이러한 평형을 설명하는 데 유용하다. 랭뮤어 등온선은 다음과 같다.
[CS] = (KeqStot[C])/(1 + Keq[C]), 여기서 Stot는 비드의 총 결합 분자이다.
프룬들리히 등온선은 다음과 같다.
[CS] = Keq[C]1/n
프룬들리히 등온선은 정제해야 하는 용액의 많은 다른 샘플에 컬럼이 결합할 수 있을 때 사용된다. 많은 다른 샘플이 비드에 대한 다른 결합 상수를 가지므로 많은 다른 Keq가 있다. 따라서 랭뮤어 등온선은 이 경우 결합에 대한 좋은 모델이 아니다.
노모그램
노모그램(nomogram) 또는 노모그래프, 얼라인먼트 차트, 아바크라고도 불리는 이 도구는 아날로그 계산 장치로, 수학적 함수의 근사적인 그래픽 계산을 가능하게 설계된 2차원 다이어그램이다. 노모그래피 분야는 1884년 프랑스 엔지니어 필베르 모리스 도카뉴가 발명했으며, 수십 년 동안 엔지니어들이 복잡한 공식의 빠르고 그래픽적인 계산을 실용적인 정확도로 제공하기 위해 광범위하게 사용되었다. 노모그램은 표준 직교 좌표계 대신 도카뉴가 발명한 평행 좌표계를 사용한다.
노모그램은 방정식의 각 변수에 대해 하나의 눈금이 있는 n개의 눈금으로 구성된다. n-1개 변수의 값을 알면 알 수 없는 변수의 값을 찾거나, 일부 변수의 값을 고정하여 고정되지 않은 변수 간의 관계를 연구할 수 있다. 결과는 눈금에 알려진 값에 직선자를 대고 해당 변수의 눈금을 가로지르는 지점에서 알 수 없는 값을 읽어 얻는다. 직선자에 의해 만들어진 가상 또는 그려진 선을 인덱스 선 또는 등치선이라고 한다.
노모그램
노모그램은 포켓 계산기 시대 이전에 빠르고 정확한 계산을 가능하게 했기 때문에 약 75년 동안 다양한 맥락에서 번성했다. 노모그램의 결과는 하나 이상의 선을 그리는 것만으로 매우 빠르고 안정적으로 얻을 수 있다. 사용자는 대수 방정식을 푸는 방법, 표에서 데이터를 찾는 방법, 계산자를 사용하는 방법, 또는 결과에 대한 숫자를 방정식에 대입하는 방법을 알 필요가 없다. 사용자는 노모그램이 나타내는 기본 방정식조차 알 필요가 없다. 또한 노모그램은 설계에 암묵적이거나 명시적인 도메인 지식을 자연스럽게 통합한다. 예를 들어, 더 높은 정확도를 위해 더 큰 노모그램을 만들 때 노모그래머는 문제에 합리적이고 흥미로운 눈금 범위만 포함하는 경향이 있다. 많은 노모그램은 참조 레이블 및 색상 영역과 같은 다른 유용한 표시를 포함한다. 이러한 모든 기능은 사용자에게 유용한 안내를 제공한다.
노모그램
계산자처럼 노모그램은 그래픽 아날로그 계산 장치이다. 또한 계산자와 마찬가지로 물리적 표시를 그리고 복제하고 보고 정렬하는 정확도에 의해 정확도가 제한된다. 일반적인 계산 장치인 계산자와 달리 노모그램은 장치의 눈금에 내장된 값 테이블을 사용하여 특정 계산을 수행하도록 설계되었다. 노모그램은 일반적으로 제공하는 정확도 수준이 충분하고 유용한 응용 프로그램에 사용된다. 또는 노모그램은 더 정확하지만 오류가 발생하기 쉬운 계산으로 얻은 답을 확인하는 데 사용할 수 있다.
교차 차트, 삼변 다이어그램, 육각형 차트와 같은 다른 종류의 그래픽 계산기는 때때로 노모그램이라고 불린다. 이 장치들은 하나 이상의 선형 등치선을 사용하여 해를 찾는 그래픽 계산기라는 노모그램의 정의를 충족하지 않는다.
노모그램 설명
세 변수 방정식에 대한 노모그램은 일반적으로 세 개의 눈금을 가지지만, 두 개 또는 세 개 모두 눈금이 공통인 노모그램도 존재한다. 여기에서 두 눈금은 알려진 값을 나타내고 세 번째 눈금은 결과를 읽는 눈금이다. 가장 간단한 방정식은 세 변수 u1, u2, u3에 대한 u1 + u2 + u3 = 0이다. 이 유형의 노모그램의 예가 오른쪽에 표시되어 있으며 노모그램의 부분을 설명하는 데 사용되는 용어로 주석이 달려 있다.
더 복잡한 방정식은 때때로 세 변수의 함수의 합으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 이 문서 상단의 노모그램은 방정식 양변에 로그를 취한 후 그런 합으로 표현될 수 있기 때문에 평행 눈금 노모그램으로 구성될 수 있었다.
노모그램 설명
알려지지 않은 변수에 대한 눈금은 다른 두 눈금 사이에 있거나 외부에 있을 수 있다. 계산의 알려진 값은 해당 변수의 눈금에 표시되고, 이 표시들 사이에 선이 그려진다. 결과는 선이 해당 눈금과 교차하는 지점에서 알려지지 않은 눈금에서 읽는다. 눈금에는 정확한 숫자 위치를 나타내는 '눈금 표시'가 포함되어 있으며, 레이블이 지정된 참조 값이 포함될 수도 있다. 이러한 눈금은 선형, 로그 눈금, 또는 더 복잡한 관계를 가질 수 있다.
이 문서 상단에 있는 노모그램에 빨간색으로 표시된 샘플 등치선은 S = 7.30 및 R = 1.17일 때 T의 값을 계산한다. 등치선은 4.65 바로 아래에서 T의 눈금을 가로지른다. 고해상도로 용지에 인쇄된 더 큰 그림은 3자리 정밀도로 T = 4.64를 산출한다. 어떤 변수든 다른 두 변수의 값에서 계산될 수 있다는 점에 유의하라. 이는 대수적으로 다른 변수에서 변수를 분리할 수 없는 방정식에 특히 유용한 노모그램의 특징이다.
직선 눈금은 비교적 간단한 계산에 유용하지만, 더 복잡한 계산에는 간단하거나 정교한 곡선 눈금이 필요할 수 있다. 세 개 이상의 변수에 대한 노모그램은 두 변수에 대한 눈금 격자를 통합하거나, 더 적은 수의 변수에 대한 개별 노모그램을 연결하여 복합 노모그램으로 구성할 수 있다.
노모그램 응용
노모그램은 광범위한 응용 분야에서 사용되었다. 샘플에는 다음이 포함된다.
노모그램 예시
아래 노모그램은 다음 계산을 수행한다.
이 노모그램은 직선의 균일한 눈금만 사용하여 유용한 비선형 계산을 수행한다는 점에서 흥미롭다. 대각선 눈금은 축 눈금보다 배 크지만, 그 위에 있는 숫자는 바로 아래 또는 왼쪽에 있는 숫자와 정확히 일치하므로 모눈 종이에 대각선으로 직선을 그려 쉽게 만들 수 있다.
A와 B는 가로 및 세로 눈금에 입력하고, 결과는 대각선 눈금에서 읽는다. A와 B의 조화 평균에 비례하는 이 공식은 여러 응용 분야를 가진다. 예를 들어, 전자공학의 병렬 저항 공식이자 광학의 박막 렌즈 방정식이다.
이 예에서 빨간색 선은 56옴과 42옴의 병렬 저항이 24옴의 합성 저항을 가짐을 보여준다. 또한 렌즈에서 56cm 거리에 있는 물체가 초점거리가 24cm인 렌즈에 의해 42cm 거리에 실상을 형성함을 보여준다.
아래 노모그램은 친숙한 통계 검정인 피어슨의 카이 제곱 검정을 수행할 때 필요한 일부 값의 근사 계산을 수행하는 데 사용할 수 있다. 이 노모그램은 고르지 않은 간격의 눈금을 가진 곡선 눈금의 사용을 보여준다.
노모그램 예시
관련 식은 다음과 같다.
상단의 눈금은 관측값의 다섯 가지 다른 범위인 A, B, C, D 및 E에서 공유된다. 관측값은 이러한 범위 중 하나에서 찾고, 해당 눈금에 사용된 눈금 표시는 그 바로 위에 있다. 그런 다음 예상값에 사용되는 곡선 눈금은 범위에 따라 선택된다. 예를 들어, 9의 관측값은 범위 A의 9 위에 있는 눈금 표시를 사용하고, 예상값에는 곡선 눈금 A를 사용한다. 81의 관측값은 범위 E의 81 위에 있는 눈금 표시를 사용하고, 예상값에는 곡선 눈금 E를 사용한다. 이를 통해 다섯 가지 다른 노모그램을 하나의 다이어그램에 통합할 수 있다.
이러한 방식으로 파란색 선은 다음 계산을 보여준다.
틀:In5 (9 − 5)2 / 5 = 3.2
빨간색 선은 다음 계산을 보여준다.
틀:In5 (81 − 70)2 / 70 = 1.7
노모그램 예시
검정을 수행할 때 종종 예이츠 연속성 수정이 적용되며, 이는 단순히 관측값에서 0.5를 빼는 것을 포함한다. 예이츠 수정으로 검정을 수행하기 위한 노모그램은 각 "관측" 눈금을 왼쪽으로 반 단위 이동하여 1.0, 2.0, 3.0, ... 눈금을 현재 차트에 0.5, 1.5, 2.5, ... 값이 나타나는 곳에 배치하여 간단히 구성할 수 있다.
노모그램은 수학적 관계를 나타내지만, 모두 수학적으로 도출된 것은 아니다. 다음 노모그램은 숫자가 아닌 주관적 단위의 관계의 곱으로 쉽게 정의할 수 있는 적절한 최종 결과를 얻기 위해 그래픽으로 개발되었다. 비평행 축의 사용은 비선형 관계를 모델에 통합할 수 있게 했다.
네모 상자 안의 숫자는 적절한 평가 후 입력을 요구하는 축을 나타낸다.
이미지 상단의 두 개의 노모그램은 발생 확률과 가용성을 결정하며, 이는 하단의 다단계 노모그램에 통합된다.
8번 및 10번 선은 '타이 선' 또는 '피벗 선'이며 복합 노모그램의 단계 간 전환에 사용된다.
노모그램 예시
평행 로그 눈금의 마지막 쌍(12)은 노모그램 자체는 아니지만, 위험 점수(11, 원격에서 매우 높음)를 안전 측면 및 기타 '소비자 보호' 측면에 대한 샘플링 빈도로 변환하기 위한 읽기 전용 눈금이다. 이 단계는 비용과 위험의 균형을 맞추는 정치적 '동의'가 필요하다. 이 예는 각각 3년 최소 빈도를 사용하지만, 두 측면에 대한 눈금의 고위험 끝이 다르므로 두 측면에 대해 다른 빈도를 제공하지만, 둘 다 최소 3년마다 모든 음식에 대해 모든 측면에서 최소 한 번은 전체 최소 샘플링을 받는다.
이 위험 평가 노모그램은 영국 식품기준청의 자금 지원을 받아 공공 분석가가 공식 식품 관리 목적을 위해 식품의 적절한 샘플링 및 분석 빈도를 안내하는 도구로 사용하기 위해 개발되었으며, 모든 음식의 모든 잠재적 문제를 평가하는 데 사용될 예정이지만 아직 채택되지 않았다.
자(ruler)를 사용하면 사인 법칙의 누락된 항이나 이차 방정식과 삼차 함수의 근을 쉽게 읽을 수 있다.
순고생물학
순고생물학(Paleobiology)은 지구과학과 생명과학에 걸쳐 있는 방법과 발견을 결합하는 학제간 연구 분야이다. 이 분야의 연구자를 순고생물학자라고 한다.
순고생물학은 고생물학 분야와 밀접하게 관련되어 있지만, 후자는 주로 화석 기록의 연구와 분류학적 분류에 초점을 맞추는 반면, 순고생물학은 지구 생명진화사의 더 넓은 생태학적, 진화적, 지질학적 관점을 통합한다. 또한 현대 생물권과 암석권 사이의 동시대 상호 작용에 더 초점을 맞추는 지구생물학과 혼동되어서는 안 된다.
순고생물학 연구는 현재의 생물군집과 수백만 년 된 화석 증거에 대한 생물학적 현장 조사를 사용하여 분자 진화 및 생명진화사에 대한 평행 및 질문에 답한다. 이 과학적 탐구에서 거대화석, 미화석 및 생흔화석이 일반적으로 분석된다. 그러나 21세기 생화학적 분석 DNA 및 RNA 샘플은 계통수의 생체측정학적 구축과 마찬가지로 많은 가능성을 제공한다.
순고생물학 순고생물학자
현대 순고생물학의 창시자 또는 "아버지"는 빈 대학교에서 교육받은 헝가리 과학자 프란츠 노프차 남작(1877-1933)이었다. 그는 처음 이 분야를 "고생리학"이라고 명명했다.
그러나 순고생물학이라는 단어를 만든 공로는 찰스 슈허트 교수에게 돌아가야 한다. 그는 "전통적인 고생물학을 지질학과 동위원소 화학의 증거 및 통찰력과 결합한" "광범위한 새로운 과학"을 시작하기 위해 1904년에 이 용어를 제안했다.
반면에 스미스소니언의 모험가인 찰스 둘리틀 월컷은 "선캄브리아 시대 순고생물학의 창시자"로 인용되었다. 중기 캄브리아기 버제스 셰일 동물 화석 발견자로 가장 잘 알려져 있지만, 1883년에 이 미국 큐레이터는 "과학에 알려진 최초의 선캄브리아 시대 화석 세포"인 당시 크립토준 조류로 알려진 스트로마톨라이트 암초를 발견했다. 1899년 그는 선캄브리아 시대 조류 식물성 플랑크톤인 최초의 아크리타르카 화석 세포를 발견했으며, 이를 추아리아(Chuaria)라고 명명했다. 마지막으로 1914년에 월컷은 선캄브리아 시대 자주색 세균에 속하는 "아주 작은 세포와 세포와 같은 몸체의 사슬"을 보고했다.
순고생물학 순고생물학자
후기의 20세기 순고생물학자들은 또한 시생누대 및 원생누대의 미화석을 발견하는 데 두드러지게 참여했다. 1954년 스탠리 타일러와 엘소 바곤은 건플린트 처트 화석 지점에서 21억 년 된 남세균과 균계와 유사한 미세식물상을 설명했다. 11년 후, 바곤과 J. 윌리엄 쇼프는 중앙 오스트레일리아의 아마데우스 분지 비터 스프링스 지점에서 미세하게 보존된 선캄브리아 시대 미세식물상을 보고했다.
1993년, 쇼프는 웨스턴오스트레일리아주 북서부 필바라 크레이턴 마블 바의 35억 년 된 아펙스 처트 지점에서 O2를 생성하는 남세균을 발견했다. 따라서 순고생물학자들은 마침내 선캄브리아 시대의 "산소 대재앙"의 기원에 집중하고 있었다.
21세기 초반, 순고생물학자 안잘리 고스와미와 토마스 할리데이는 중생대와 신생대(2억 9900만 년에서 1만 2000년 전) 포유류 형태의 진화를 연구했다. 또한 그들은 백악기 대멸종(1억 4500만 년에서 6600만 년 전)의 끝과 그 여파 근처에서 생명체의 형태학적 차이와 빠른 진화 속도를 발견하고 연구했다.
순고생물학 일반 언론의 순고생물학
이 주제에 대해 일반 대중을 위해 작성된 책은 다음과 같다.
순고생물학 각주
로버트 L. 캐롤 (1998). Patterns and Processes of Vertebrate Evolution. 케임브리지 고생물학 시리즈. 영국 케임브리지: 케임브리지 대학교 출판부. ISBN 978-0-521-47809-0 및 ISBN 0-521-47809-X. 물고기와 네발동물의 적응 방산에 순고생물학을 적용한다.
매튜 T. 카라노, 티모시 가우딘, 리처드 블롭, 존 위블, 편. (2006). Amniote Paleobiology: Perspectives on the Evolution of Mammals, Birds and Reptiles. 시카고: 시카고 대학교 출판부. ISBN 0-226-09478-2 및 ISBN 978-0-226-09478-6. 이 새 책은 중생대 및 신생대의 네발동물에 대한 순고생물학적 연구를 설명한다.
순고생물학 각주
더글러스 H. 에르빈 (2006). Extinction: How Life on Earth Nearly Ended 250 Million Years Ago. 프린스턴: 프린스턴 대학교 출판부. ISBN 978-0-691-00524-9. 치명적인 페름기-트라이아스기 전환기 동안 일어난 일에 대한 많은 이론에 대한 순고생물학자의 조사.
레이먼드 로저스, 데이비드 에버스, 토니 피오릴로 (2007). Bonebeds: Genesis, Analysis and Paleobiological Significance. 시카고: 시카고 대학교 출판부. ISBN 0-226-72370-4 및 ISBN 978-0-226-72370-9. 척추동물, 특히 중생대와 신생대의 육상 네발동물의 화석에 관한 새 책.
데이비드 세포스키. Rereading the Fossil Record: The Growth of Paleobiology as an Evolutionary Discipline (시카고 대학교 출판부; 2012) 432페이지; 19세기 중반 이후의 역사, 1970년대 및 1980년대 초반의 "혁명적인" 시대와 스티븐 제이 굴드 및 데이비드 라우프의 작업에 초점.
스펙트로헬리오스코프
스펙트로헬리오스코프(Spectrohelioscope)는 조지 엘러리 헤일이 1924년에 설계한 태양 망원경의 일종으로, 태양을 선택된 파장의 빛으로 볼 수 있게 한다. 이름은 라틴어 및 그리스어 기반 단어에서 유래했다. "Spectro"는 광학 스펙트럼을 의미하고, "helio"는 태양을 의미하며, "scope"는 망원경과 같다.
기본적인 스펙트로헬리오스코프는 분광기를 사용하여 태양 표면을 스캔하는 복잡한 장치이다. 대물렌즈의 이미지는 좁은 슬릿에 초점을 맞춰 태양 표면의 얇은 부분만 보이게 한다. 빛은 그 다음 프리즘이나 회절격자를 통과하여 스펙트럼으로 확산된다. 그 다음 스펙트럼은 다른 슬릿에 초점을 맞춰 스펙트럼의 좁은 부분(관찰을 위해 원하는 파장의 빛)만 통과시킨다. 빛은 마지막으로 접안렌즈에 초점을 맞춰 태양 표면을 볼 수 있다. 그러나 보이는 것은 태양 표면의 좁은 띠뿐이다. 전체 이미지를 제공하기 위해 슬릿은 태양의 전체 표면을 스캔하기 위해 함께 움직인다. 움직이는 슬릿 대신 독립적으로 고개를 끄덕이는 거울을 사용하여 동일한 스캔을 생성할 수 있다. 첫 번째 거울은 태양의 한 조각을 선택하고, 두 번째 거울은 원하는 파장을 선택한다.
스펙트로헬리오스코프
스펙트로헬리오그래프는 유사한 장치이지만, 특정 파장에서 태양을 사진 촬영하며 전문 관측소에서 여전히 사용된다.
트리플루랄린
트리플루랄린(Trifluralin)은 일반적인 발아 전 선택성 제초제로, 다이나이트로아닐린이다. 2001년 미국에서 약 14백만 파운드 (6,400 t), 2012년에 3–7백만 파운드 (1,400–3,200 t)가 사용되어 가장 널리 사용되는 제초제 중 하나이다. 트리플루랄린은 호주, 뉴질랜드, 브라질, 그리고 이전에는 유럽 연합에서도 사용되었다. 1964년에 도입된 트리플루랄린은 처음으로 농화학물질로 사용된 유기 플루오린 화합물이었다.
트리플루랄린은 일반적으로 토양에 살포하여 연간 풀 및 광엽 잡초를 방제한다. 그것은 유사분열을 방해하여 뿌리 발달을 저해하고 잡초가 발아할 때 방제한다. 트리플루랄린은 식물 내에서 거의 이동하지 않고 뿌리에 머문다.
트리플루랄린 발견
1950년대에는 콩과 면섬유를 보호할 선택적 제초제가 없었으므로 (2,4-DNP를 사용할 수 있었지만 작물을 파괴하지 않도록 정밀하게 살포해야 했다), 릴리 리서치 랩은 1958년부터 1980년까지 2000여 개의 화합물을 맹목적으로 스크리닝하여 결과를 찾았다. 트리플루랄린은 처음에는 실패로 여겨졌지만, 몇 주 후에도 해당 구역은 잡초가 없었다. 대신 표토에 혼합하여 살포하는 것이 8배 더 효과적이었다. 식재 전 토양 혼합은 당시 새로운 기술이었다. 트리플루랄린의 이국적인 4-트라이플루오로메틸이 플루오로, 브로모 또는 아이오도와 같은 더 일반적인 후보들보다 왜 그렇게 일찍(1960년) 테스트되었는지는 불분명하다.
1968년까지 트리플루랄린은 호주와 뉴질랜드를 포함하여 국제적으로 이용 가능했으며, 1974년에는 미국에서 22,960,000 lbs를 사용하여 5번째로 가장 많이 사용되는 제초제였다. 1980년대에 개발된 효율적인 발아 후 아세토락트산 신타제 및 ACCase 억제제가 트리플루랄린을 크게 대체했지만, 잡초가 발아 후 제초제에 저항성을 갖게 되고 무경운 또는 저경운 농법이 증가하면서 트리플루랄린 시장이 다시 활성화되었다.
트리플루랄린 발견
트리플루랄린은 라틴 아메리카에 도입되었다. 브라질에서는 사탕수수와 콩에 사용되며, 2019년에는 416만 lbs가 사용되었다.
관련 화합물은 유사한 제초 특성을 보인다. 16개의 트라이플루오로메틸(트리플루랄린과 같은) 화합물에 대한 연구에서 발아 전에는 더 활성적이며, 메틸 화합물은 발아 후에는 더 활성적임이 입증되었다. 트리플루랄린의 두 프로필 그룹(에틸, 알릴 또는 부틸)을 대체하면 모든 경우에 발아 전 활성이 낮아졌고, 발아 후 활성은 에틸, 알릴 조합 유사체에서 가장 높았다.
니트라린은 트라이플루오로메틸 그룹을 메틸설포닐로 대체한다. 벤플루랄린은 프로필-프로필 그룹을 에틸-부틸로 대체한다. 프로플루랄린은 하나의 프로필 그룹을 시클로프로필메틸로 대체한다. 프로플루랄린과 니트라린은 대부분 구식화되었지만, 벤플루랄린은 상업적으로 사용되고 있으며 트리플루랄린보다는 적게 사용된다.
트리플루랄린 메커니즘 및 효과
트리플루랄린 또는 다른 다이나이트로아닐린은 튜불린 단백질에 결합하여 미세소관 형성을 억제한다. 튜불린은 중합하여 미세소관을 형성하며, 이는 세포의 세포골격을 구성한다. 트리플루랄린은 튜불린에 결합하며, 이 변형된 '제초제 복합체'는 성장하는 미세소관에 통합되어 더 이상의 튜불린 결합을 차단하고 세포 분열을 멈춘다. 또한 미세소관을 탈중합(분할)시킨다.
다이나이트로아닐린은 식물과 원생생물의 미세소관에 영향을 미치지만 동물, 곰팡이, 당근의 미세소관에는 영향을 미치지 않는다. 심지어 실험실 작업에서 정제된 형태의 당근 미세소관도 영향을 받지 않는다.
낮은 용해도, 높은 토양 흡착력 및 높은 휘발성 때문에 다이나이트로아닐린 제초제는 주로 기체 증기를 통해 식물에 흡수된다.
트리플루랄린 메커니즘 및 효과
진화된 저항성은 α- 또는 β-튜불린의 돌연변이를 통해 나타날 수 있으며, 이는 특히 원생생물에서 흔하다. 잡초가 튜불린 파괴 제초제에 대한 저항성을 진화시키는 것은 α-튜불린과 β-튜불린 모두 돌연변이해야 하기 때문에 특히 어렵다. 이들의 발현 불균형은 치명적일 수 있기 때문이다. 비표적 부위 저항성은 일반적으로 트리플루랄린의 대사 증가를 통해 나타난다. 잡초 내에서의 최소한의 이동만으로도 발아를 방지할 수 있기 때문에 이동 관련 메커니즘은 효과적이지 않다.
저항성은 롤리움 리지덤(호밀)에 프로설포카브를 반복적으로 살포했을 때 퇴화되는 것으로 나타났다. 아마도 프로설포카브 저항성 메커니즘은 트리플루랄린 저항성의 역이며, 더 큰 대사보다는 제초제 대사가 더 낮아야 한다. 따라서 한 메커니즘으로 저항성을 기르면 잡초는 다른 것에 대한 저항성을 되돌린다. 일부 저항성 메커니즘은 잡초에 심각한 적응도 비용을 부과하며, 예를 들어 성장 속도가 훨씬 감소한다. 저항성은 유기인 살충제인 포레이트를 살포하여 실험적으로 줄일 수도 있는데, 이는 식물의 P450 효소 생성을 줄여 식물 내 트리플루랄린의 대사를 감소시킨다.
트리플루랄린은 그룹 D 저항성 분류 (호주)에 속하며, K1 또는 3. (전 세계 또는 숫자)에 속한다. 다른 그룹 D 제초제도 거의 동일한 저항성을 보인다.
밀과 트리티칼은 트리플루랄린의 영향을 받으면 뿌리 연장이 감소하고, 정자근의 수가 증가하며, 뿌리 직경이 증가하고, 뿌리 건조 중량이 감소하는 증상을 보인다.
트리플루랄린 환경 규제
트리플루랄린은 주로 수생 생물에 대한 높은 독성 때문에 2008년 3월 20일부터 유럽 연합에서 금지되었다. 특히 수생 위험, 트리플루랄린 대사물의 침전물 생물에 대한 독성, 비곡물 작물에 대한 잠재적인 소비자 노출 때문이다. 또한 수생 독성, 생체 축적의 "높은" 잠재력, "토양에서의 높은 지속성" 및 바람을 통한 장거리 이동 가능성에 대해서도 우려했다.
영국은 동일한 법률에 따라 트리플루랄린을 금지했다. IPU도 동시에 금지되면서 농민들이 검정풀을 방제할 수 있는 선택지가 거의 남지 않았다.
트리플루랄린은 청정대기법에 따라 규제 물질로서 미국 미국 환경보호청의 유해 대기 오염 물질 목록에 포함되어 있다.
트리플루랄린 살포
트리플루랄린은 일반적으로 유제 또는 과립 형태로 판매된다. 살포량은 헥타르당 480g/L 제형 0.8-3.0L 등으로 다양하며, 일반적으로 물과 희석하여 사용한다. 기타 호환 가능한 제초제와 함께, 예를 들어 이소프로투론과 함께 한 번에 살포할 수도 있다.
트리플루랄린은 파종 후 24시간 이내, 경우에 따라 더 빨리 토양에 혼입해야 한다. 다양한 방법으로 이를 달성할 수 있으며, 대부분 5-13cm 깊이로 설정된 기계를 사용한다. 이는 트리플루랄린의 상대적으로 높은 증기압으로 인한 휘발 손실을 최소화하기 위함이다. 민감한 작물에서도 선택적 방제가 가능하며, 제초제 층 아래에 파종하면 얕게 발아하는 잡초는 방제될 것이다. 그루터기 덮개는 효과를 감소시키지만, 물 사용량을 늘리면 그 효과를 상쇄할 수 있다. 한 실험에서 30L/ha에서 53%의 라이그래스 방제가 150L/ha에서는 78% 방제가 되었다. 물방울 크기는 결과에 영향을 미치지 않았으며, 흡착 및 용해도의 큰 차이에도 불구하고 피록사설폰에서도 유사한 효과가 나타났다.
트리플루랄린 환경적 행동
트리플루랄린은 분해되면서 많은 생성물로 분해되며, 궁극적으로 토양에 결합된 잔류물로 통합되거나 이산화탄소(광물화)로 변환된다. 트리플루랄린의 특이한 행동 중 하나는 습한 토양에서의 비활성화이다. 이는 환원된 토양 광물에 의한 제초제의 변형과 관련이 있으며, 이는 다시 무산소 호흡에서 전자 수용체로 사용한 토양 미생물에 의해 이전에 환원되었다. 이 환경파괴 과정은 많은 구조적으로 관련된 제초제(다이나이트로아닐린) 뿐만 아니라 TNT 및 피크르산과 같은 다양한 폭발물에서도 보고되었다.
트리플루랄린은 토양에서 약 180일의 긴 반감기를 가지지만, 토양 이동성이 낮고 휘발성이 높아 높은 살포율로도 허용된다. 침출에 극히 강하고 측면 토양 이동이 거의 없다. 반복적인 연간 살포는 토양에서 꾸준하고 지속적인 감소를 보이며 권장량보다 훨씬 초과하여 살포하더라도 축적되지 않는다.
자외선은 분해를 유발할 수 있다. 트리플루랄린은 가수분해에 안정적이다.
트리플루랄린 환경적 행동
트리플루랄린은 포유류와 닭에게는 많은 양에도 안전하다. 포유류는 경구 섭취 후 72시간 이내에 85%를 배설한다. 그러나 물고기에게는 유독하다: 무지개 송어의 LC50은 10-40 μg/L이다. 대사는 갑상샘을 포함한다; 쥐에게 심하고 지속적인 노출은 과도한 자극을 통해 스트레스를 줄 수 있다.
트리플루랄린이 발암물질인지에 대한 논의가 있다. 1986년 비호지킨 림프종 3건에 대한 연구와 같은 일부 연구에서는 관련성을 보였지만, 이후 더 큰 연구에서는 유의미한 관련성을 찾지 못했다. 한 리뷰 연구에서는 트리플루랄린과 다양한 종류의 암을 비교하여 한 연구 집단에서만 발견된 결장암을 제외하고는 관련성을 찾지 못했다. 사람에 대한 연구는 여전히 설득력이 없지만, EPA 동물 독성 데이터는 트리플루랄린의 "가능한 발암물질성"을 지지한다. 폐암과는 연관성이 없다. 트리플루랄린 노출은 세포 세포자살을 감소시킬 수 있다.
트리플루랄린은 포유류 난소(쥐에서 150mg/kg/일로 테스트됨)에 대해 난모세포 품질에 영향을 미치지 않았지만, 난소 체세포에 스트레스 반응을 유발할 수 있다. 생식력은 영향을 받지 않았다. pRb 수준은 변하지 않았지만, 트리플루랄린은 종양 억제 유전자인 p53 수준을 2.5배 높였다. 추가된 p53은 세포자살률을 증가시키지 않는 것으로 보였다.
트리플루랄린의 높은 증기압으로 인해 가공 과정에서, 특히 맥주의 매싱과 같은 고온 과정에서 식품 잔류물이 감소한다.
트리플루랄린 의학적 사용
트리플루랄린은 피부의 리슈만편모충증 물집 치료를 위한 연고로 사용될 수 있다. 트리플루랄린과 다른 다이나이트로아닐린은 선택적인 항리슈만편모충 특성을 가진 튜불린 결합제이며, 리슈만편모충은 2001년에 60,000명의 사망자를 낸 질병을 유발하는 기생생물이다. 트리플루랄린의 의학적 용도 확장에 대한 연구는 낮은 수용해도와 쉬운 승화로 인해 방해받고 있다. 트리플루랄린 유사체가 시도되었으며, 일부는 밀테포신보다 더 높은 효능을 보였다; 모든 트리플루랄린 유사체는 비용혈성 및 낮은 세포 독성의 이점을 가지고 있다.
트리플루랄린은 항말라리아 특성도 가지고 있으며, 기생생물에 감염된 적혈구에 축적되지만, 낮은 용해도 때문에 효과적인 트리플루랄린 투여가 어렵다. 톡소포자충과 크립토스포리디움증 치료는 효과적이지만 용해도 때문에 제한적이다.
리포솜으로 투여된 트리플루랄린은 개에서 리슈만편모충증을 성공적으로 치료하는 데 사용되었다.
트리플루랄린 상표명 및 목록
상업용 제형에는 리누론, 나프로파마이드, 메트리부진, 클로마존, 테부탐, 브로목시닐 및 이옥시닐, 이소프로투론, 테르부트린, 트리에타진, 네부론 및 이속사벤과의 트리플루랄린 혼합물이 포함되었다.
트리플루랄린이 사용되는 작물은 다음과 같다: 밀, 보리, 면섬유, 트리티칼, 호밀, 해바라기, 사탕수수, 완두콩, 카놀라, 홍화, 땅콩, 담배, 비둘기콩, 루핀, 루세른, 아마씨, 콩과 작물 씨앗, 딸기, 렌틸콩, 잠두, 병아리콩, 강낭콩, 라블랍, 녹두, 보를로티콩, 적두, 팥, 감귤류, 상추, 파프리카, 토마토, 아티초크, 양파, 마늘, 브라시카, 사탕무, 파스닙, 당근 또는 콩. 트리플루랄린은 검정풀 방제에 큰 시장을 가졌지만, 잡초는 민감한 것으로 라벨에 기재되지 않았다.
데카보레인
데카보레인(Decaborane) 또는 데카보레인(14)은 화학식 B10H14의 무기 화합물이다. 보레인 및 더 구체적으로 붕소 수소화물 클러스터로 분류된다. 이 백색 결정성 화합물은 기준 구조 및 다른 붕소 수소화물의 전구체로서 주요 붕소 수소화물 클러스터 중 하나이다. 독성이 있고 휘발성이 있으며, 탄 고무나 초콜릿과 같은 불쾌한 냄새가 난다.
데카보레인 취급, 특성 및 구조
데카보레인(14)의 물리적 특성은 나프탈렌 및 안트라센의 특성과 유사하며, 이 세 가지 모두 휘발성 무색 고체이다. 승화는 일반적인 정제 방법이다. 데카보레인은 인화성이 높으며, 다른 붕소 수소화물과 마찬가지로 밝은 녹색 불꽃으로 연소한다. 습기에는 민감하지 않지만, 끓는 물에서는 가수분해되어 수소를 방출하고 붕산 용액을 생성한다. 차가운 물뿐만 아니라 다양한 비극성 및 중간 극성 용매에 용해된다.
데카보레인에서 B10 골격은 불완전한 정이십면체와 유사하다. 각 붕소 원자는 하나의 "방사형" 수소화물을 가지며, 클러스터의 열린 부분 근처에 있는 네 개의 붕소 원자는 추가 가교 수소화물을 특징으로 한다. 클러스터 화학 언어에서 구조는 "니도"로 분류된다.
데카보레인 합성 및 반응
작은 붕소 수소화물 원자단의 열분해를 통해 일반적으로 합성된다. 예를 들어, 다이보레인(B2H6) 또는 펜타보레인(9)(B5H9)의 열분해는 H2를 잃고 데카보레인을 생성한다. 실험실 규모에서 수소화붕소 나트륨은 삼플루오르화 붕소로 처리되어 NaB11H14를 생성하며, 이는 산성화되어 보레인 및 수소 가스를 방출한다.
아세토나이트릴(CH3CN) 및 다이에틸 설파이드(Et2S)와 같은 루이스 염기(L)와 반응하여 부가물을 형성한다.
B10H14 + 2 L → B10H12L2 + H2
"아라크노" 클러스터로 분류되는 이들 종은 아세틸렌과 반응하여 "클로소" 오르토-카보레인을 생성한다.
B10H12·2L + C2H2 → C2B10H12 + 2 L + H2
데카보레인(14)은 약한 브뢸스테드 산이다. 단일 양성자 탈리(monodeprotonation)는 음이온 [B10H13]−을 생성하며, 다시 니도 구조를 가진다.
브렐로흐 반응(Brellochs reaction)에서 데카보레인은 아라크노-CB9H14−로 전환된다.
B10H14 +  CH2O  + 2 OH−  +  H2O  →  CB9H14−  +  B(OH)4−  +  H2
데카보레인 가능한 응용
데카보레인은 종종 연구되었지만, 중요한 상업적 응용은 없다. 데카보레인과 그 유도체는 특별 고성능 로켓 연료의 첨가제로 연구되었다. 에틸 데카보레인과 같은 그 유도체도 연구되었다.
데카보레인은 케톤 및 알데하이드의 환원적 아미노화에 효과적인 시약이다.
데카보레인은 반도체 제조에서 붕소의 저에너지 이온 주입에 대해 평가되었다. 또한 붕소 함유 박막 제조를 위한 플라스마](physics)-보조 화학 기상 증착에 대해서도 고려되었다. 핵융합 연구에서 붕소의 중성자 흡수 특성은 토카막 진공 용기의 벽을 "붕소화"하여 플라스마로 입자 및 불순물의 재활용을 줄이고 전반적인 성능을 향상시키는 데 이러한 얇은 붕소 풍부 막을 사용하는 결과를 가져왔다. 핵융합의 맥락에서 평가되었다.
데카보레인 안전
데카보레인은 펜타보레인(9)과 마찬가지로 중추신경계에 영향을 미치는 강력한 독소이지만, 데카보레인은 펜타보레인보다 독성이 낮다. 피부를 통해 흡수될 수 있다.
승화에 의한 정제는 발생 가스를 제거하기 위해 동적 진공이 필요하다. 조잡한 샘플은 100 °C 근처에서 폭발한다.
사염화 탄소와 폭발성 혼합물을 형성하며, 이는 제조 시설에서 자주 언급되는 폭발을 일으켰다.
결정 형태에서 적색 발연 질산 및 백색 발연 질산과 격렬하게 반응하며, 이는 로켓 연료 산화제로 사용되어 극도로 강력한 폭발을 일으킨다.
극고기압
기상학에서 극고기압(polar high)은 북극점과 남극점 주변에 위치한 높은 대기압 영역으로, 때로는 고기압과 유사하며, 남극고기압(남극고기압)은 북극보다 육지가 훨씬 적기 때문에 육지가 바다보다 열을 더 효과적으로 얻고 잃기 때문에 더 강하다. 극지의 낮은 온도는 공기를 하강시켜 고기압을 형성하며(침강이라고 불리는 과정), 적도 주변의 따뜻한 온도가 공기를 상승시켜 저기압인 적도 수렴대를 형성하는 것과 같다. 상승하는 공기는 또한 극고기압 바로 아래의 위도 50도 부근에 위치한 저기압대에서도 발생한다. 이 온대 수렴대는 극전선에 의해 점유되며, 극지방 기원의 기단이 열대 또는 아열대 기원의 기단과 정체전선에서 만나 충돌한다. 이 상승 공기의 수렴은 각 위도 반구의 극지방에서 극 순환 주변의 수직 순환을 완료한다. 이 개념과 밀접하게 관련된 것은 극지방을 둘러싸는 회전하는 저기압성 한랭 기류인 극소용돌이이다.
극고기압
극고기압 아래의 지표 온도는 지구상에서 가장 추운 곳 중 하나이며, 어떤 달도 평균 온도가 영하 이상으로 올라가지 않는다. 극고기압 아래 지역은 또한 매우 낮은 수준의 강수를 경험하여 "극 사막"으로 알려져 있다.
공기는 극지방에서 바깥쪽으로 흘러 북극과 남극 지역에서 극동풍을 생성한다.
후버 모라토리엄
후버 모라토리엄(Hoover Moratorium)은 독일의 제1차 세계 대전의 배상금 지급 의무와 미국이 1917/18년에 연합국에 제공한 전쟁 대출금의 상환을 1년 동안 중단한 사건이다. 이 모라토리엄은 대공황과 진행 중인 국제적인 금융 위기의 영향을 완화하고 회복 시간을 벌어주기 위해 허버트 후버 미국 대통령이 1931년 6월 20일에 발표한 제안으로 일어났다.
이 제안의 반응은 엇갈렸다. 독일은 완화를 환영했지만, 다른 나라는 저항했다. 특히 자체적인 전쟁 부채를 상환하기 위해 독일의 배상금에 크게 의존하던 프랑스와 많은 미국 시민의 반발이 컸다. 후버의 많은 전화 로비 끝에, 7월 6일까지 15개국의 지지를 얻었다. 이 제안은 12월에 미국 의회의 승인을 받았다.
모라토리엄은 유럽의 경기 침체를 늦추는 데 거의 효과가 없었다. 독일은 심각한 은행 위기에 빠졌고, 영국은 금본위제에서 이탈했다. 미국은 1933년에 후버 대통령이 선거에서 패배하고 대신 집권한 프랭클린 루스벨트 대통령의 뉴딜 정책으로 금본위제를 같이 이탈했다. 그리고 프랑스는 1년의 배상금 지불 중단이 끝나면 이 문제를 다시 논의할 생각이었다.
후버 모라토리엄
모라토리엄이 만료된 후에도 몇몇 전 연합국은 미국에 계속 배상금을 지불했지만, 핀란드만이 모든 의무를 이행할 수 있었고 기꺼이 이행했다. 독일의 배상금 일정을 이전보다 줄인 영 플랜의 조건에 따라 구성된 위원회는 독일이 의무를 이행할 수 없을 것이라고 결론짓고 영구적인 배상금 납부 취소를 권고했다. 1932년 로잔 회의에서 영국과 프랑스는 독일에 대한 배상 의무를 면제해 주었지만, 이는 미국과 자신들의 미결된 전쟁 부채에 대해 합의에 도달할 수 있다는 조건 하에 이루어졌다. 미국 의회는 프랑스와 영국의 부채를 면제해 주는 제안에 반대했지만, 이들은 이전에 독일 배상금이 이 목적으로 사용되었고 경제 상황이 독일이 앞으로 그렇게 할 수 없도록 만들었기 때문에 지불을 재개하지 않았다.
고분자 전해질
고분자 전해질(Polyelectrolyte) 또는 다가 전해질은 반복 단위에 전해질 그룹을 가진 중합체이다. 양이온 중합체와 음이온 중합체는 고분자 전해질이다. 이러한 그룹은 수용액(물)에서 해리되어 중합체를 대 전되게 한다. 따라서 고분자 전해질의 특성은 전해질(염)과 중합체(높은 분자량 화합물)의 특성과 유사하며 때로는 폴리염이라고도 불린다. 염과 마찬가지로 그 용액은 전도성을 띤다. 중합체와 마찬가지로 그 용액은 종종 점성을 띤다. 연질 물질 시스템에서 흔히 나타나는 전하를 띤 분자 사슬은 다양한 분자 집합체의 구조, 안정성 및 상호 작용을 결정하는 데 근본적인 역할을 한다. 통계적 특성을 설명하는 이론적 접근 방식은 전기적으로 중성인 대응물과 크게 다르지만, 기술 및 산업 분야에서는 고유한 특성을 활용한다. 많은 생체 분자는 고분자 전해질이다. 예를 들어, 폴리펩타이드, 글리코사미노글리칸, DNA는 고분자 전해질이다. 천연 및 합성 고분자 전해질은 다양한 산업 분야에서 사용된다.
고분자 전해질 전하
산은 약산 또는 강산으로 분류된다 (그리고 염기도 마찬가지로 약염기 또는 강염기일 수 있다). 마찬가지로 고분자 전해질은 "약한" 유형과 "강한" 유형으로 나눌 수 있다. "강한" 고분자 전해질은 대부분의 합리적인 pH 값에서 용액에서 완전히 해리된다. 반면에 "약한" 고분자 전해질은 ~2에서 ~10 범위의 이온화 상수(pKa 또는 pKb)를 가지므로 중간 pH에서 부분적으로 해리된다. 따라서 약한 고분자 전해질은 용액에서 완전히 대전되지 않으며, 더욱이 분수 전하는 용액 pH, 반대 이온 농도 또는 이온 강도를 변경하여 수정할 수 있다.
고분자 전해질 용액의 물리적 특성은 일반적으로 이러한 이온화 정도에 의해 크게 영향을 받는다. 고분자 전해질 해리는 반대 이온을 방출하므로 필연적으로 용액의 이온 강도와 그에 따른 디바이 길이에 영향을 미친다. 이것은 차례로 전기 전도도와 같은 다른 특성에 영향을 미친다.
두 개의 반대 전하를 띤 중합체 용액(즉, 양이온 중합체 용액과 음이온 중합체 용액)을 혼합하면 일반적으로 벌크 복합체(침전)가 형성된다. 이는 반대 전하를 띤 중합체가 서로 끌어당겨 결합하기 때문에 발생한다.
고분자 전해질 형태
모든 중합체의 형태는 여러 요인, 특히 중합체 구조와 용매 친화도에 영향을 받는다. 고분자 전해질의 경우 전하도 영향을 미친다. 비대칭 선형 중합체 사슬은 일반적으로 용액에서 무작위 형태(자기 회피 3차원 무작위 행보에 가깝다)를 취하는 반면, 선형 고분자 전해질 사슬의 전하는 이중층 힘을 통해 서로 반발하여 사슬이 더 확장되고 단단한 막대 모양의 형태를 취하게 한다. 용액에 많은 양의 염이 첨가되면 전하가 차폐된다. 따라서 고분자 전해질 사슬은 더 재래적인 형태(좋은 용매의 중성 사슬과 본질적으로 동일)로 붕괴된다.
중합체 형태는 많은 벌크 특성(점성도, 탁도 등)에 영향을 미친다. 고분자 전해질의 통계적 형태는 기존 중합체 이론의 변형을 사용하여 포착할 수 있지만, 정전기적 상호 작용의 장거리적 특성 때문에 고분자 전해질 사슬을 제대로 모델링하는 것은 일반적으로 계산 집약적이다. 정적 광산란과 같은 기술을 사용하여 고분자 전해질 형태와 형태 변화를 연구할 수 있다.
고분자 전해질 폴리암포라이트
양이온 및 음이온 반복 그룹을 모두 갖는 고분자 전해질을 폴리암포라이트라고 한다. 이 그룹들의 산-염기 평형 간의 경쟁은 그들의 물리적 행동에 추가적인 복잡성을 야기한다. 이러한 중합체는 일반적으로 충분한 염이 첨가되어 반대 전하를 띤 세그먼트 간의 상호 작용을 차폐할 때만 용해된다. 양쪽성 거대 다공성 하이드로겔의 경우, 농축된 염 용액의 작용은 거대 분자의 공유 가교로 인해 폴리암포라이트 물질의 용해를 유도하지 않는다. 합성 3차원 거대 다공성 하이드로겔은 매우 희석된 수용액에서 광범위한 pH 범위에서 중금속 이온을 흡착하는 탁월한 능력을 보여주며, 이는 나중에 염수 정화용 흡착제로 사용될 수 있다. 모든 단백질은 일부 아미노산이 산성인 경향이 있고 다른 아미노산은 염기성이므로 폴리암포라이트이다.
고분자 전해질 응용
고분자 전해질은 수용액 및 젤의 흐름 및 안정성 특성을 변경하는 것과 관련된 많은 응용 분야를 가지고 있다. 예를 들어, 이들은 콜로이드 현탁액을 불안정하게 만들고 응집 (침전)을 유도하는 데 사용할 수 있다. 또한 중성 입자에 표면 전하를 부여하여 수용액에 분산될 수 있도록 하는 데 사용할 수도 있다. 따라서 이들은 종종 증점제, 유화제, 컨디셔너, 정화제, 심지어 항력 감소제로 사용된다. 이들은 물 처리 및 석유 회수에 사용된다. 많은 비누, 샴푸, 화장품에는 고분자 전해질이 포함되어 있다. 또한 이들은 많은 식품 및 콘크리트 혼합물(슈퍼가소제)에 첨가된다. 식품 라벨에 나타나는 고분자 전해질 중 일부는 펙틴, 카라기난, 알긴산염, 카르복시메틸 셀룰로스이다. 마지막을 제외한 모두는 천연 기원이다. 마지막으로 이들은 시멘트를 포함한 다양한 재료에 사용된다.
고분자 전해질 응용
일부는 수용성이므로 생화학 및 의료 응용 분야에서도 연구되고 있다. 현재 생체 적합성 고분자 전해질을 이식물 코팅, 제어 약물 방출 및 기타 응용 분야에 사용하는 것에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 최근에는 고분자 전해질 복합체로 구성된 생체 적합성 및 생분해성 거대 다공성 물질이 기술되었으며, 이 물질은 포유류 세포의 우수한 증식 및 근육과 같은 부드러운 액추에이터를 나타냈다.