• 한국자기학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.37-41
• /
• 2012

DC 스퍼터를 이용하여 은(Ag) 나노입자를 입도 0.2~3 ${\mu}m$ 크기를 갖는 페롭스카이트(Perovskite) $La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$(LSCF) 입자 표면에 코팅하여 복합재를 제조하였다. 제조된 LSCF/Ag 복합재에서 Ag 나노입자는 수 나노입자 크기로 형성되었으며 Ar가스 분위기에서 $800^{\circ}C$ 열처리 후에도 Ag입자가 응집되는 현상이 없어 안정적으로 증착되었음을 확인하였다. LSCF 표면에 Ag나노입자 코팅양이 2.11 wt.%까지 증가함에 따라 Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FT-IR) 분광기의 파수가 크게 변하여 강한 결합이 형성되어 있으며, Ag 코팅 전후 결정 구조의 변화는 없으나 M$\ddot{o}$ssbauer 분광 분석으로 확인한 결과 $Fe^{4+}$ 이온이 감소하면서 $Fe^{3+}$ 이온이 증가하여 LSCF의 전자 가에 변화가 생김을 확인 할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제32권6호
• /
• pp.2051-2057
• /
• 2011

Several studies have demonstrated that nanoparticles (NPs) have toxic effects on cultured cell lines, yet there are no clear data describing the overall molecular changes induced by NPs currently in use for human applications. In this study, the in vitro cytotoxicity of three oxide NPs of around 100 nm size, namely, mesoporous silica (MCM-41), iron oxide ($Fe_2O_3$-NPs), and zinc oxide (ZnO-NPs), was evaluated in the human embryonic kidney cell line HEK293. Cell viability assays demonstrated that 100 ${\mu}g/mL$ MCM-41, 100 ${\mu}g/mL$ $Fe_2O_3$, and 12.5 ${\mu}g/mL$ ZnO exhibited 20% reductions in HEK293 cell viability in 24 hrs. DNA microarray analysis was performed on cells treated with these oxide NPs and further validated by real time PCR to understand cytotoxic changes occurring at the molecular level. Microarray analysis of NP-treated cells identified a number of up- and down-regulated genes that were found to be associated with inflammation, stress, and the cell death and defense response. At both the cellular and molecular levels, the toxicity was observed in the following order: ZnO-NPs > $Fe_2O_3$-NPs > MCM-41. In conclusion, our study provides important information regarding the toxicity of these three commonly used oxide NPs, which should be useful in future biomedical applications of these nanoparticles.

• 한국재료학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.95-99
• /
• 2015

$NiAl_2O_4$ nanoparticle was synthesized by a reverse micelle processing for inorganic pigment. $Ni(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ and $Al(NO_3)_3{\cdot}9H_2O$ were used for the precursor in order to synthesize $NiAl_2O_4$ nanoparticles. The aqueous solution, which consisted of a mixing molar ratio of Ni/Al, was 1:2 and heat treated at $800{\sim}1100^{\circ}C$ for 2h. The average size and distribution of synthesized $NiAl_2O_4$ powders are in the range of 10-20 nm and narrow, respectively. The average size of the synthesized $NiAl_2O_4$ powders increased with an increasing water-to-surfactant molar ratio and heating temperature. The crystallinity of synthesized $NiAl_2O_4$ powder increased with an increasing heating temperature. The synthesized $NiAl_2O_4$ powders were characterized by X-ray diffraction analysis(XRD), a field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), and a color spectrophotometer. The properties of synthesized powders were affected as a function such as a molar ratio and heating temperature. Results indicate that synthesis using a reverse miclle processing is a favorable process to obtain $NiAl_2O_4$ spinels at low temperatures. The procedure performed suggests that this new synthesis route for producing these oxides has the advantage of being fast and simple. Colorimetric coordinates indicate that the pigments obtained exhibit blue colors.

• Advances in nano research
• /
• 제13권6호
• /
• pp.575-585
• /
• 2022

Due to its biofilm formation and colonization of the osteocyte-lacuno canalicular network (OLCN), Staphylococcus aureus (S.aureus) implant-associated bone infection (SIABI) is difficult to cure thoroughly, and may occur recurrently subsequently after a long period dormant. It is essential to explore an alternative therapeutic strategy that can eradicate the pathogens in the infected foci. To address this, the polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement and Fe3O4 nanoparticles compound cylinder were developed as implants based on their size and mechanical properties for the alternative magnetic field (AMF) induced thermal ablation, The PMMA mixed with optimized 2% Fe₃O₄ nanoparticles showed an excellent antibacterial efficacy in vitro. It was evaluated by the CFU, CT scan and histopathological staining on a rabbit 1-stage transtibial screw model. The results showed that on week 7, the CFU of infected soft tissue and implants, and the white blood cells (WBCs) of the PMMA+2% Fe₃O₄+AMF group decreased significantly from their controls (p<0.05). PMMA+2% Fe₃O₄+AMF group did not observe bone resorption, periosteal reaction, and infectious reactive bone formation by CT images. Further histopathological H&E and Gram Staining confirmed there was no obvious inflammatory cell infiltration, neither pathogens residue nor noticeably burn damage around the infected screw channel in the PMMA+2% Fe₃O₄+AMF group. Further investigation of nanoparticle distributions in bone marrow medullary and vital organs of heart, liver, spleen, lung, and kidney. There were no significantly extra Fe₃O₄ nanoparticles were observed in the medullary cavity and all vital organs either. In the current study, PMMA+2% Fe₃O₄+AMF shows promising therapeutic potential for SIABI by providing excellent mechanical support, and promising efficacy of eradicating the residual pathogenic bacteria in bone infected lesions.

• Advances in concrete construction
• /
• 제17권2호
• /
• pp.111-126
• /
• 2024

During the clinkering stages of cement production, the chemical composition of fine raw materials such as limestone and clay, which include iron oxide (Fe₂O₃), silicon dioxide (SiO₂) and aluminum oxide (Al₂O₃), significantly influences the quality of the final product. Specifically, the chemical interaction of Fe₂O₃ with CaO, SiO₂ and Al₂O₃ during clinkerisation plays a key role in determining the chemical reactivity and overall quality of the final cement, shaping the properties of the concrete produced. As an extension, this study aims to investigate the physical effects of incorporating nanosized Fe₂O₃ particles as fillers in concrete matrices, and their impact on concrete structures, namely slabs. To accurately model the reinforced concrete (RC) slabs, a refined trigonometric shear deformation theory (RTSDT) is used. Additionally, the stochastic Eshelby's homogenization approach is employed to determine the thermoelastic properties of nano-Fe₂O₃ infused concrete slabs. To ensure comprehensive coverage in the study, the RC slabs undergo various mechanical loads and are exposed to temperature fields to assess their thermo-mechanical performance. Furthermore, the slabs are assumed to rest on a three-parameter viscoelastic foundation, comprising the Winkler elastic springs, Pasternak shear layer and a damping parameter. The equilibrium governing equations of the system are derived using the principle of virtual work and subsequently solved using Navier's technique. The findings indicate that while ferric oxide nanoparticles enhance the mechanical properties of concrete against mechanical loading, they have less favorable effects on its performance against thermal exposure. However, the viscoelastic foundation contributes to mitigating these effects, improving the concrete's overall performance in both scenarios. These results highlight the trade-offs between mechanical and thermal performance when using Fe₂O₃ nanoparticles in concrete and underscore the importance of optimizing nanoparticle content and loading conditions to improve the structural performance of concrete structures.

• 공업화학
• /
• 제29권6호
• /
• pp.710-715
• /
• 2018

본 연구에서는 자성을 이용하여 재수득이 가능한 광 촉매 물질인 $ZnFe_2O_4@SnO_2@TiO_2$ core-shell nanoparticles (NPs)를 3단계 과정을 통해 합성하였다. 구조적 특성은 X-ray diffraction (XRD) 분석으로 확인하였다. Spinel 구조의 $ZnFe_2O_4$와 tetragonal 구조의 $SnO_2$와 anatase 구조의 $TiO_2$가 합성된 것을 확인하였다. 합성한 물질의 자기적 성질은 vibrating sample magnetometer (VSM)으로 확인하였다. Core 물질인 $ZnFe_2O_4$의 포화자화 값은 33.084 emu/g으로 확인하였다. $SnO_2$와 $TiO_2$층의 형성의 결과, 두께 증가로 인한 자성은 각각 33, 40% 감소하였으나 재수득이 가능한 충분한 자성을 가지는 것을 확인하였다. 합성된 물질의 광 촉매 효율은 methylene blue (MB)를 사용하여 측정하였다. Core 물질의 효율은 4.2%로 확인하였고 $SnO_2$와 $TiO_2$ shell 형성의 결과 각각 73%와 96%로 증가하였고 높은 광 촉매 효율을 가지는 것을 확인하였다. 또한 항균 특성은 대장균(E. Coli)과 황색포도상구균(S. Aureus)을 사용하여 억제 영역을 확인하였다. Shell이 형성되면서 더 넓은 억제 영역이 형성되었고 이는 광 촉매 효율을 측정한 결과와 일치하는 것을 확인하였다.

• 한국자기학회지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.100-105
• /
• 2005

최근 들어 바이오 의약품으로 응용 가능한 자성 나노 입자에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 바이오 의약품으로 응용이 가능하려면 상온에서 초상자성의 특성을 가져야만 한다. 초상자성 나노 입자의 제작이 가능한 졸-겔 법을 이용하여 초상자성 나노 입자 $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$를 제조하여 입자의 크기 및 자기적 성질을 DTA/TGA, x-선 회절법, SEM 측정과 $M\ddot{o}ssbauer$ 분광법, 진동시료 자화율 측정기(VSM)를 이용하여 연구하였다. DTA/TGA, SEM 및 x-선 회절실험으로부터 $300^{\circ}C$에서 열처리한 입자가 순수한 cubic spinel 구조를 가지며, 평균입자 크기가 10nm인 균일한 구형상 임을 알 수 있었다. $M\ddot{o}ssbauer$ 분광실험으로 $300^{\circ}C$에서 열처리한 입자가 상온에서 초상자성의 특성을 가지고 있음을 알 수 있었으며 13K에서 573K가지 $M\ ddot{o}ssbauer$ 스펙트럼을 취하였을 때 77 K까지는 sextet의 공명흡수선(준강자성체)으로 나타났고 130K이상에서는 가운데 doublet의 공명흡수선이 나타나 400K에서는 sextet과 doublet의 면적비가 같아짐을 알 수 있었다. 13K에서의 초미세자기장은 $H_{hf}(B)=532kOe,\;H_{hf}(A)=507 kOe$이며, VSM 측정 결과로부터 초상자성의 특성을 잃어버리는 차단온도 $T_B$는 250 K로 결정하였다. 또한 자기이방성상수 $K=1.0{\times}10^6\;erg/cm^3$, 완화시간상수 ${\tau}_0=5.0{\times}10^{-13}$ s의 값을 얻었으며, 교류 발열 측정기를 이용하여 자기발열 상태를 측정한 결과 자기발열은 온열온도인 $43.6^{\circ}C$로 나타났다.

• 청정기술
• /
• 제23권1호
• /
• pp.27-33
• /
• 2017

본 연구에서는 중금속 7종(Cu, Cd, Cr, As(III), As(V), Zn, Ni) 및 나노입자 5종(CuO, ZnO, NiO, $TiO_2$, $Fe_2O_3$)에 대한 독성을 수계 대표 생물종인 녹조류 Chlorella vulgaris를 이용한 생물검정법으로 평가하였다. 조류에 미치는 영향은 흡광도, 클로로필 및 개체수 측정에 대한 결과를 통합하여 평가하였다. 중금속의 통합결과독성($TEC_{50}$) 순서는 Cr ($0.7mgL^{-1}$) > Cu ($1.7mgL^{-1}$) > Cd ($3.2mgL^{-1}$) > Zn ($3.9mgL^{-1}$) > Ni ($13.2mgL^{-1}$) > As(III) ($17.8mgL^{-1}$) ${\gg}$ As(V) (> $1000mgL^{-1}$)로 나타났다. 중금속은 측정종말점에 따라 일부 상이한 민감도와 독성이 조사되었다. 나노입자의 독성($TEC_{50}$) 순서는 ZnO ($2.4mgL^{-1}$) > NiO ($21.1mgL^{-1}$) > CuO ($36.6mgL^{-1}$) > $TiO_2$ ($62.5mgL^{-1}$) > $Fe_2O_3$ ($82.7mgL^{-1}$)로 나타났다. 나노입자는 측정종말점간에 비슷한 민감도와 독성을 보였다. 따라서 오염물의 독성을 평가하기 위해서 단일 방법에 의한 결과보다는 다양한 측정종말점의 통합결과에 근거한 접근이 적절할 것이다.

• 한국연소학회지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.33-39
• /
• 2011

We demonstrated heat generation efficiency of the magnetic hyperthermia system to find optimal condition using gelatin tissue phantom. Magnetic hyperthermia induction can be used to make heat generation with different concentration of $Fe_3O_4$ iron oxide inside tissue phantom and magnetically labeled cells by applying AC magntic field at a frequency of 145 kHz. It was observed that the maximum temperature achieved in the magnetic gelatin tissue phantom increased with the concentration of $Fe_3O_4$ iron oxide and alternating magnetic field intensity. Results were discussed with respect to further optimization of therapeutic technique for biomedical application with modified functional nanoparticles.

• 한국자기학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.154-158
• /
• 2008

역 스피넬 구조(Inverse Spinel structure)를 갖는 마그네타이트($Fe_3O_4$) 나노입자에서 거대 자기저항(Giant Magneto-Resistance, GMR) 거동을 주의 깊게 관찰하였다. 이 연구 결과로부터 MR 현상이 100%의 스핀 분극 값을 갖는 마그네타이트 전자기적 특성뿐만 아니라 입자들의 표면에 형성된 절연체 터널 장벽(tunnel barrier)의 특성에 영향을 받음을 확인할 수 있었다. 이는 박막형태의 터널 접합소자에서 터널링 특성이 벌크가 아닌 자성 층과 산화 층 사이의 계면 특성에 매우 큰 영향을 받는다는 연구 결과와 일치한다. 따라서 나노입자의 I-V 특성을 측정하여 박막의 터널 접합에 대한 이론 모델 중 하나인 Brinkman 이론을 적용하여 입자 표면의 심층적 분석을 시도하였다. 한편 GMR을 측정하기에 앞서 입자의 구조와 자기적 특성의 상호작용에 대한 연구 또한 진행되었다.