한국 연구진이 나뭇잎으로 친환경 마이크로 슈퍼커패시터를 만들었다. 그들은 많은 응용 프로그램에 적합합니다 ...
웨어러블 및 사물 인터넷과 같은 새로운 기술에는 강력한 에너지 저장 장치가 필요합니다. KAIST 연구팀은 잎사귀에서 그래핀 전극을 사용하여 유연 마이크로 슈퍼커패시터를 저렴하고 빠르게 제조할 수 있었습니다.
유기 물질을 그래핀으로 바꾸는 레이저 펄스
숲은 지구 표면의 약 30%를 덮고 있으며 엄청난 양의 잎사귀를 생산합니다. 이 잎사귀는 배터리 생산을 위한 환경 친화적인 재료로 테스트하는 배터리 연구원들의 관심을 끌었습니다. 한국과학기술원(KAIST)의 연구원들은 펨토초 레이저를 사용하여 낙엽으로부터 하이브리드 마이크로 슈퍼커패시터를 생성했습니다.
수십조 분의 1초에 불과한 초단파 레이저 펄스를 잎사귀에 조사한 김양진 교수와 윤하나 박사가 이끄는 연구팀이 새로운 생산 방법을 개발했다. 그 결과 유기물이 그래핀으로 변했다.
결과 패턴은 커패시터의 전극을 형성하고 그 사이의 재료는 절연 유전체 역할을 합니다. 이를 통해 전기 전도성이 높은 다공성 3차원 그래핀 미세전극을 만들 수 있었습니다. 시트 또는 추가 재료의 사전 처리가 필요하지 않았습니다. 그런 다음 연구원들은 유연한 플라스틱 필름을 사용하여 완성된 커패시터를 안정화했습니다.
이러한 결과는 그래핀을 기반으로 하는 유연하고 환경 친화적인 전자 장치를 저렴한 비용으로 생산할 수 있는 새로운 기회를 열어줍니다. 마이크로 슈퍼커패시터는 고성능, 빠른 충전 및 긴 수명을 제공합니다. 소비자 전자 제품의 사용 주기가 점점 짧아짐에 따라 배터리 낭비도 점점 더 많이 발생합니다. 그러나 오늘날 유연한 마이크로슈퍼커패시터는 주로 비생분해성 합성 고분자로 만들어집니다. 이것은 전자 폐기물을 생성할 뿐만 아니라 생산이 복잡하기 때문에 비용을 증가시킵니다.
연구원들은 또한 LED 및 전자 시계에 전력을 공급하기 위한 새로운 유연한 그래핀 슈퍼커패시터의 가능성을 보여주었습니다. 소형 에너지 저장 장치는 웨어러블 전자 장치, IoT 응용 프로그램 및 스마트 홈 응용 프로그램에서 쉽게 사용할 수 있습니다.
김영진 교수는 "잎은 산림 바이오매스를 통제할 수 없는 양으로 생산한다. 이를 차세대 에너지 저장에 활용하면 폐자원을 재사용할 수 있다"고 말했다.
효모균은 믿을 수 없을 정도로 복잡합니다. 효모균에는 잘 조직된 세포핵이 있고 그 안에 DNA가 있습니다. 또한 이 균은 분자를 분류하고 운반하고 변형시키는 초소형 기계와 같은 시스템을 갖추고 있습니다. 이 모든 것들은 효모균이 살아가는 데 꼭 필요합니다.
생명체를 통해 알 수 있는 것
우리 주위의 모든 생물은 자라고 움직이고 증식합니다. 지구가 특별히 아름다운 것은 그러한 생물들 때문입니다. 그리고 오늘날 인류는 그 어느 때보다 생명체에 대해 더 많은 것을 알고 있습니다. 생명체는 생명이 어떻게 시작되었는지에 대해 무엇을 알려 줍니까? 다음의 점들을 생각해 보십시오.
생명은 설계된 것으로 보입니다. 생물은 세포로 구성되어 있습니다. 세포들은 작은 공장과 같아서 생명을 유지하고 증식하기 위해 엄청나게 복잡한 온갖 종류의 작업을 합니다. 사실상 거의 모든 생명체가 그처럼 복잡한 작업을 수행합니다. 예를 들어, 단세포 생물인 빵 효모균에 대해 생각해 보겠습니다. 효모균은 사람의 세포에 비하면 단순해 보이지만 사실 믿을 수 없을 정도로 복잡합니다. 효모균에는 잘 조직된 세포핵이 있고 그 안에 DNA가 있습니다. 이 균은 분자를 분류하고 운반하고 변형시키는 초소형 기계와 같은 시스템을 갖추고 있습니다. 그 작업들은 효모균이 살아가는 데 꼭 필요합니다. 효모균은 먹이가 부족하면 활동을 둔화하기 위해 복잡한 화학 작용을 일으킵니다. 그렇기 때문에 주방에 보관해 둔 효모균은 살아 있어도 활동을 하지 않다가 빵을 만들기 시작하면 다시 활성화됩니다.
과학자들은 인간의 세포를 더 잘 이해하기 위해 수십 년 동안 효모균을 연구해 왔습니다. 하지만 아직도 과학자들이 모르는 것이 많습니다. 스웨덴의 샬메르스 공과 대학교 기계 지능학 교수인 로스 킹은 안타까워하며 이렇게 말했습니다. “단순한 효모균의 작용을 이해하기 위해 우리가 원하는 모든 실험을 다 하기에도 생물학자들이 부족하다.”
어떻게 생각하십니까? 단순한 효모균 하나도 믿기 힘들 정도로 복잡하다는 것은 설계의 증거가 아닙니까? 만약 그것이 설계되었다면 설계자가 있어야 하지 않겠습니까?
생명은 생명체에서만 나올 수 있습니다. DNA는 뉴클레오티드라고 하는 분자들로 이루어져 있습니다. 인체의 세포에는 각각 32억 개의 뉴클레오티드가 있습니다. 뉴클레오티드라고 하는 이 화합물이 정교하게 배열되어 있기 때문에 세포는 효소와 단백질을 만들어 낼 수 있습니다.
가장 단순한 뉴클레오티드가 우연에 의해 올바로 배열될 확률은 10150(1 뒤에 0이 150개 붙은 숫자)분의 1이라고 합니다. 이처럼 확률이 낮은 사건이 일어나는 것은 사실상 불가능합니다.
사실, 지금까지 과학자들은 생명이 없는 물질에서 우연히 생명이 나올 수 있다는 것을 어떤 실험으로도 증명하지 못했습니다.
인간은 독특한 생명체입니다. 인간은 독특한 특성들이 있기 때문에 삶을 온전히 즐길 수 있습니다. 다른 어떤 생명체도 인간처럼 삶을 온전히 즐기지 못합니다. 사람은 창의력을 발휘하고 다른 사람들과 어울리며 관계를 맺어 나가고 다양한 감정을 표현하는 면에서 동물보다 월등합니다. 사람은 다양한 사물을 보고, 색채를 인식하고, 소리를 듣고, 냄새를 맡고, 맛을 보며 큰 기쁨을 얻습니다. 사람은 미래를 위한 계획을 세우고 인생의 의미를 찾으려고 노력합니다.
어떻게 생각하십니까? 사람의 그러한 특성들은 생존하고 번식하는 데 꼭 필요하기 때문에 진화된 것입니까? 아니면 그러한 특성들은 삶이 사랑 많은 창조주의 선물이라는 증거입니까?
아담—효모균을 연구하기 위해 설계된 로봇
아담은 작은 승합차 정도 크기의 로봇입니다. 이 로봇은 냉동고, 로봇 팔, 카메라, 센서, 4대의 컴퓨터 등으로 이루어져 있습니다. 이 첨단 장비는 효모균에 대한 복잡한 실험을 수행하기 위해 설계되었으며, 거의 사람의 개입 없이 그러한 실험들을 성공적으로 수행해 왔습니다.
만약 아담이 설계자나 제작자 없이 어쩌다 우연히 생겨났다고 한다면 믿으시겠습니까? 아마 그렇지 않을 것입니다. 그런데 가장 단순한 형태의 세포도 로봇보다 훨씬 더 복잡합니다. 로봇에도 설계자가 있어야 한다면 세포는 어떠하겠습니까?
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