A high $T_c$ SQUID system is developed for the application to biological immunoassay. In this application, magnetic nanoparticles are used as magnetic markers to perform immunoassay, i.e., to detect binding reaction between an antigen and its antibody. The antibody is labeled with ${\gamma}-Fe_2O_3\;(or\;Fe_3O_4)$ nanoparticles, and the binding reaction can be magnetically detected by measuring the magnetic field from the nanoparticles. Design and set up of the system is described. The system consists of (1) SQUID magnetometer or gradiometer made of 30-deg. bicrystal junctions, (2) field and compensation coils to apply the magnetic field of about 1 mT, (3) special Dewar to realize a 2 mm-distance between the SQUID and the sample, (4) two layers of cylindrical shielding to reduce the extemal magnetic noise to about 1/100, and (5) an electric slider to move the sample with a speed of 10 mm/sec. The sensitivity of the system is studied in terms of detectable magnetic flux. For the measurement bandwidth from 0.2 Hz to 10 Hz, minimum-detectable amplitude of the magnetic flux is $0.8\;m\;{\Phi}_o$ and $0.25\;m{\Phi}_o$ for the magnetometer and the gradiometer, respectively, when the magnetic field of 1 mT is applied. The difference between them is due to the residual environmental noise, and the applied magnetic field does not increase the system noise. The corresponding weight of the magnetic markers is 1 ng and 310 pg, respectively. An experiment is also conducted to measure antigen-antibody reaction with the present system. It is shown that the sensitivity of the present system is 10 times better than that of the conventional method using an optical marker. A one order of magnitude improvement of sensitivity will be realized by the sophistication of the present system.
Magnetic $Ni_{0.7}Co_{0.3}Fe_2O_4$ nanoparticles that were prepared via the rapid combustion process were functionalized and modified to obtain magnetic $Ni_{0.7}Co_{0.3}Fe_2O_4@SiO_2-CHO$ nanocomposites, on which penicillin G acylase (PGA) was covalently immobilized. Selections of immobilization concentration and time of fixation were explored. Catalytic performance of immobilized PGA was characterized. The free PGA had greatest activity at pH 8.0 and $45^{\circ}C$ while immobilized PGA's activities peaked at pH 7.5 and $45^{\circ}C$. Immobilized PGA had better thermal stability than free PGA at the range of $30-50^{\circ}C$ for different time intervals. The activity of free PGA would be 0 and that of immobilized PGA still retained some activities at $60^{\circ}C$ after 2 h. $V_{max}$ and $K_m$ of immobilized PGA were 1.55 mol/min and 0.15 mol/l, respectively. Free PGA's $V_{max}$ and $K_m$ separately were 0.74 mol/min and 0.028 mol/l. Immobilized PGA displayed more than 50% activity after 10 successive cycles. We concluded that immobilized PGA with magnetic $Ni_{0.7}Co_{0.3}Fe_2O_4@SiO_2-CHO$ nanocomposites could become a novel example for the immobilization of other amidohydrolases.
Ha, Yonghwang;Gang, Ryun-Ji;Choi, Seung-Hoon;Yoon, Ho-Sung;Ahn, Jong-Gwan
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.12
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pp.6187-6195
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2012
Recycling process of iron should be developed for efficient recovery of neodymium(Nd), rare metal, from acid-leaching solution of neodymium magnet. In this study, $FeCl_3$ solution as iron source was used for synthesis of iron nanoparticle with the condition of various factors, etc, reductant, surfactant. $Na_4O_7P_2$ and polyvinylpyrrolidone(PVP) as surfactants, $NaBH_4$ as reductant, and palladium chloride($PdCl_2$) as a nucleation seed were used. Iron powder was analyzed with instruments of XRD, SEM and PSA for measuring shape and size. Iron nanoparticles were made at the ratio of 1 : 5(Fe (III) : $NaBH_4$) after 30 min of reduction time. Size and shape of iron particles synthesized were round-form and 50 nm ~ 100 nm size. Zeta-potential of iron at the 100 mg/L of $Na_4O_7P_2$ was negative value, which is good for dispersion of metal particle. When $Na_4O_7P_2$(100 mg/L), PVP($FeCl_3$ : PVP = 1 : 4, w/w) and Pd($FeCl_3$ : $PdCl_2$ = 1 : 0.001, w/w) were used, iron nanoparticles which are round-shape, well-dispersed, near 100 nm-sized can be made.
In this study, $ZnFe_2O_4@SnO_2@TiO_2$ core-shell nanoparticles (NPs), a photocatalytic material with magnetic properties, were synthesized through a three-step process. Structural properties were investigated using X-ray diffraction (XRD) analysis. It was confirmed that $ZnFe_2O_4$ of the spinel, $SnO_2$ of the tetragonal and $TiO_2$ of the anatase structure were synthesized. The magnetic properties of synthesized materials were studied by a vibrating sample magnetometer (VSM). The saturation magnetization value of $ZnFe_2O_4$, a core material, was confirmed at 33.084 emu/g. As a result of the formation of $SnO_2$ and $TiO_2$ layers, the magnetism due to the increase in thickness was reduced by 33% and 40%, respectively, but sufficient magnetic properties were reserved. The photocatalytic efficiency of synthesized materials was measured using methylene blue (MB). The efficiency of the core material was about 4.2%, and as a result of the formation of $SnO_2$ and $TiO_2$ shell, it increased to 73% and 96%, respectively while maintaining a high photocatalytic efficiency. In addition, the antibacterial activity was validated via the inhibition zone by using E. Coli and S. Aureus. The formation of shells resulted in a wider inhibition zone, which is in good agreement with photocatalytic efficiency measurements.
Rho, Seung Yun;Kim, Ki Do;Song, Gun Yong;Kim, Hee Taik
Applied Chemistry for Engineering
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v.17
no.3
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pp.274-279
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2006
To synthesize ZnO colloidal solution by a sol-gel process, zinc acetate ($C_{4}H_{6}O_{4}Zn{\cdot}2H_{2}O{\cdot}0.2\;mol$) and lithium hydroxide ($LiOH{\cdot}H_{2}O{\cdot}0.14\;mol$) in the ethanol were added to the solution containing a dispersing agent, hydroxypropyl cellulose (HPC). The nanosize and physical shape of the synthesized ZnO particles were determined by HPC acting as the dispersing agent. Nanosized ZnO particles were also obtained by a precipitation method based on zinc-2-ethylhexagonate. The precipitates were characterized by DLS, XRD, FE-SEM, and UV-vis. As the results, the ZnO colloids tend to self-assemble into a well-ordered hexagonal close-packed structure. The ZnO nanoparticles have an average diameter of nearly 40 nm with a narrow size distribution.
We synthesized porous $Co_3O_4/RuO_2$ composite using the soft template method. Cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) was used to make micell as a cation surfactant. The precipitation of cobalt ion and ruthenium ion for making porosity in particles was induced by $OH^-$ ion. The porous $Co_3O_4/RuO_2$ composite was completely synthesiszed after anealing until $250^{\circ}C$ at $3^{\circ}C$/min. From the XRD ananysis, we were able to determine that the porous $Co_3O_4$/RuO2 composite was comprised of nanoparticles with low crystallinity. The shape or structure of the porous $Co_3O_4/RuO_2$ composite was studied by FE-SEM and FE-TEM. The size of the porous $Co_3O_4/RuO_2$ composite was 20~40 nm. From the FE-TEM, we were able to determine that porous cavities were formed in the composite particles. The electrochemical performance of the porous $Co_3O_4/RuO_2$ composite was measured by CV and charge-discharge methods. The specific capacitances, determined through cyclic voltammetry (CV) measurement, were ~51, ~47, ~42, and ~33 F/g at 5, 10, 20, and 50 mV/sec scan rates, respectively. The specific capacitance through charge-discharge measurement was ~63 F/g in the range of 0.0~1.0 V cutoff voltage and 50 mAh/g current density.
Lee, Su Jin;Choe, Seok Burm;Gwak, Hyung Sub;Paik, Seunguk
Applied Chemistry for Engineering
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v.17
no.4
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pp.420-425
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2006
Nano sized mixed metal hexagonal ferrite powders with improved magnetic properties have been prepared by sol-gel method using propylene oxide as a gelation agent. To obtain the desired ferrite, two different metal ions were used. One of the ions has only +2 formal charge. The key step in the processes is that hydrated $Ba^{2+}$ or $Sr^{2+}$ ions are hydrolyzed and condensed at the surface of the previously formed $Fe_{2}O_{3}$ gel. In this processes, all the reaction can be finished within a few minutes. The magnetic properties of the produced powder were improved by heat treatment. The highest values of the magnetic properties were achieved at temperature $150^{\circ}C$ lower than those of the previously published values. The highest observed values of coercivity and the saturation magnetization of Sr-ferrite and Ba-ferrite powder were 6198 Oe, 5155 Oe and 74.4 emu/g, 68.1 emu/g, respectively. The ferrite powder annealed at $700^{\circ}C$ showed spherical particle shapes. The resulting spheres which were formed by the aggregation of nanoparticles with size 3~5 nm have diameter around 50 nm. The powder treated at $800^{\circ}C$ showed hexagonal-shaped grains with crystallite size above 500 nm.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.22
no.3
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pp.134-138
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2012
Recently the preparation magnetic nanoparticles by a pulsed laser ablation in liquid has gained much attention because it is easy to control experimental parameters. Iron oxide magnetic nanoparticles have been prepared by a pulsed laser ablation of ${\alpha}-Fe_2O_3$ target in ethanol at different magnitude of laser energy of 1, 20, 40 and 80 mJ/pulse. It revealed that particle size increases with increasing laser energy. It could be concluded that 40 mJ/pulse is an optimum laser energy for the preparation of iron oxide nanoparticles with uniform size distribution. The nanoparticles are homogeneously dispersed in ethanol and their stability maintained for several months.
Homogenous silica-coated $CoFe_2O_4$ samples with controlled silica thickness were synthesized by the reverse microemulsion method. First, 7 nm size cobalt ferrite nanoparticles were prepared by thermal decomposition methods. Hydrophobic cobalt ferrites were coated with controlled $SiO_2$ using polyoxyethylene(5)nonylphenylether (Igepal) as a surfactant, $NH_4OH$ and tetraethyl orthosilicate (TEOS). The well controlled thickness of the silica shell was found to depend on the reaction time and the amount of surfactant used during production. Thick shell was prepared by increasing reaction time and small amount of surfactant.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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