양자물리학적 패러다임이 발견된 이래, 라비(Rabi) 진동과 같은 전자(electron)의 에너지 준위 간 연속적인 천이(transition)와 보어(Bohr) 모형으로 대표되는 불연속적 양자 도약(quantum jump)의 상충성(incompatibility)은 현재까지도 서로 자연스럽게 연결하기가 어려운 오랜 개념적 어려움으로 남아 있다. 본 연구에서는 그러나, 빛과 물질의 상호작용을 기술하는 현대적 이론 중의 하나인 양자궤적이론(quantum trajectory theory)의 관점에서 단일 모드 공진기 장(single mode cavity field)과 상호작용하는 단일 원자의 행동을 관찰한 바, 원자-장 간 상호작용의 강도(strength)가 줄어듦에 따라서 원자의 행동이 연속적 라비 진동으로부터 불연속적 양자도약의 양상으로 점진적으로 변화하여 가는 과정을 발견하고, 이 단순하면서도 흥미로운 현상에 대하여 보고한다.
그래핀은 탄소원자가 육각형의 벌집형태로 배열되어 있는 원자단위 두께의 가장 얇은 재료중의 하나이다. 이는 우수한 기계적, 전기적, 광학적 특성을 지니고 있어 다양한 분야로의 응용이 가능할 것으로 예측되고 있다. 그래핀의 산업적 응용을 위해서는 대면적으로 두께 균일도가 높은 그래핀을 저렴한 방법으로 합성하는 것이 무엇보다도 우선적으로 요구된다. 그래핀을 얻는 방법으로는 물리 화학적 박리, 탄화규소의 흑연화, 열화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition; TCVD) 등의 다양한 방법이 있으며, 현재로선 그 중 TCVD법이 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성할 수 있는 가장 적합한 방법으로 인식되고 있다. 그러나 이 방법은 탄소가 포함된 원료가스를 분해하기 위하여 고온의 공정이 요구되는 단점이 있다. 이러한 이유로 최근 그래핀은 저온에서 합성하기 위한 많은 연구들이 진행 중에 있으며 그 결과가 속속 보고 되고 있다. 본 연구에서는 고주파 플라즈마가 결합된 TCVD장치를 이용하여 원료가스를 효율적으로 분해함으로서 그래핀의 저온합성을 도모하였다. 기판은 300 nm 두께의 니켈박막이 증착된 산화막 실리콘 기판을 사용하였으며, 원료가스로는 메탄을 사용하였다. 실험결과, 350 W의 파워로 플라즈마를 방전하여 30분간 합성을 수행하였을 때 약 $450^{\circ}C$ 근처의 저온에서 수 겹의 그래핀이 합성 가능한 것을 확인하였다. 합성된 그래핀은 분석의 용이함 및 향후 다양한 응용을 위하여 산화막 실리콘 기판 및 투명 고분자 기판 등으로 전사하였다. 그래핀의 특성분석을 위해서는 광학현미경, 라만 분광기, 투과전자현미경, 자외 및 가시선 분광광도계, 4탐침측정기 등을 이용하였다.
실리콘기반의 광전변환 소자는 소자공정의 편의성, 소자 신뢰성, 화학적 안정성, 그리고 저가경쟁력 등의 이점 때문에 수 십 년간 널리 연구되어 왔다. 그러나, 실리콘 재료의 경우 높은 굴절률로 인해 표면에서 높은 광 반사도를 가지고 있다. 일반적으로, 태양전지의 광전변환 효율은 빛이 서로 다른 유전율을 가진 계를 통과할 때 발생하는 계면반사로 인한 물리적인 한계를 가진다. Indium Tin Oxide (ITO)는 발광 다이오드, 태양전지, 그리고 광 검출기 등의 광소자에 적용하기 위해 수 년간 투명전도 산화막 재료로서 연구되어 왔다. ITO의 뛰어난 광학적, 전기적 특성은 높은 투과도와 낮은 전기 전도도를 요구하는 소자 응용에 대해 유망한 후보로 거듭나게 했다. 게다가, ITO의 굴절률은 대략 2정도이다. 그 결과, ITO는 반도체 기반 태양전지의 무반사 코팅 소재로서도 장점을 가지고 있다. 본 연구는 전자빔 증착법으로 경사입사 증착을 하여 실리콘 기반 태양전지에 증착될 ITO 박막의 굴절률을 조절한다. 여기서, 실리콘의 굴절률은 대략 3.5정도이다. 그러므로, 더 나은 광학적 특성을 가지기 위해 다층으로 올려진 ITO 박막이 점진적인 굴절률 변화를 가지는 것을 필요로 한다. 점진적 굴절률 변화를 가진 무반사 박막이 실리콘 태양전지의 특성에 미치는 영향을 평가하기 위해 광전변환 효율을 측정하였다. 증착된 박막의 굴절률과 표면형상은 각각 타원편광분석과 Atomic Force Microscopy (AFM)을 통해 분석되었다. 또한, 소자의 단면형상은 Scanning Electron Microscopy (SEM)으로 측정되었다.
본 연구는 콘택트렌즈를 중합 시 사용하는 교차결합제의 구조가 콘택트렌즈의 물리적 특성 및 약물 용출에 미치는 영향을 조사하였다. 4종의 교차결합제를 0.3%와 3%를 각각 사용하여 콘택트렌즈를 제작하였으며 약물은 안약에 사용하는 ofloxacin을 사용하였다. 친수성 교차결합제를 사용한 콘택트렌즈는 함수율과 습윤성이 향상되었으며 친수성 작용기가 많을수록 효과가 크게 나타났다. 약물용출 농도는 친수성이 강한 교차결합제 사용 시 가장 높게 나타났으며 교차결합제의 농도가 높은 콘택트렌즈는 용출되는 약물 농도가 낮고 용출시간은 길어졌다. 콘택트렌즈의 교차결합제 구조는 콘택트렌즈의 성능 향상과 약물 방출조절에 영향을 주었다.
우리는 Hong-Ou-Mandel 간섭 실험에서 95% 간섭가시도를 획득했다. 지난 연구에서 56% 가시도를 획득한 것에 비하면 획기적으로 가시도가 개선되었다. 우리는 제1형 자발적 매개 하향 변환 목적으로 제작된 ${\beta}$-Barium Borate 단결정에 405 nm 단일모드 연속 발진 레이저를 주사하여 만들어진 쌍둥이 광자쌍을 표준적인 Hong-Ou-Mandel 간섭광학계를 거치게 한 후 다이오드 기반 단일광자 계수기와 자체적으로 제작한 동시계수기에 의해 간섭신호를 측정했다. 지난 연구와 이번 연구의 가장 큰 차이점은 광자를 집광하는데 단일모드 광섬유를 사용했다는 점이다. 단일모드 광섬유는 중심부 크기가 매우 작기 때문에 광결정에서 발생하는 여러 서로 다른 모드 광자 사이의 우연한 동시계수를 억제시키는 공간 필터역할을 함으로써 가시도가 개선된 것으로 보인다.
하이드라진을 추진제로 쓰는 아크젯 추력기 내의 열화학적 유동장을 전산유체를 이용해 해석하였다. Ohm가열 및 Lorentz힘을 고려하기 위하여 Maxwell 방정식과 연계된 RANS 방정식을 이용하였으며, 매우 빠른 반응 및 광학적으로 두꺼운 매질을 가정하여 이온화와 열복사를 해석에 포함하였다. 해석의 결과는 아크젯 추력기 내부 유동의 열-물리적 이해와 더불어 0.6 kW 가열에 의하여 하였을 때 추력과 비추력이 각각 20%와 70%가 향상됨을 보여주었다.
포름알데히드의 금속 손상은 보편적으로 알려진 것에 비해 손상농도와 손상정도의 정량화는 명확하지 않다. 본 연구는 금속시편(은, 구리, 철, 납, 황동)을 대상으로 가스부식시험기를 이용하여 포름알데히드 0.5, 1, 10, 100, 500ppm 농도에서의 손상, 손상농도에서 온 습도 조건에 따른 손상 가중, 손상농도에서 열화금속시편의 손상을 광학적, 화학적, 물리적 측정방법으로 평가하였다. 이 결과, 포름알데히드 농도 500ppm/day에서 납시편의 광학적, 화학적, 물리적 손상과 전체금속시편의 광학적 손상이 확인되었다. 기본조건($25^{\circ}C$, 50%), 고온조건($30^{\circ}C$, 50%)에서는 일부시편의 광학적 손상이 가중되었고, 고온 고습조건($30^{\circ}C$, 80%), 고습조건($25^{\circ}C$, 80%)에서는 납시편의 화학적 손상이 각각 2.8배, 1.3배 가중되었다. 열화금속시편의 포름산이온 농도 결과, 철시편, 황동시편의 부식 생성물은 포름알데히드 가스와 활발히 반응하는 것으로 나타났으며, 납시편의 표면 산화막은 포름알데히드 가스와의 반응을 감소시키거나 차단하는 것으로 확인되었다.
혈액에서의 산소 포화도는 Hb와 HbO$_2$의 광학 스펙트라에서 흡수계수의 차이에 의해서 측정할 수 있다. 본 연구는 하지 조직에서 발생하는 말초혈관계 질환진단을 위하여 파장이 660nm 와 940nm의 LED를 이용하여 산소포화도를 측정하는 장치를 개발하였다. 산소측정장치는 광 탐촉자와 광 신호처리부, LED 구동회로, 컴퓨터와 인터페이스로 구성하고, 데이터의 수집과 분석을 위한 프로그램 을 개발하였다. 구현된 산소측정장치에 대한 임상적인 평가를 위하여 하지조직에서 운동 부하에 따른 실험을 하여 생체조직내 생리적변화에 따른 산소량의 변화를 측정하고, 기기의 성능을 평가하였다. 실험결과 생체조직내의 산소포화도는 광원과 검출기의 간격에 따라 측정이 가능함을 보여 주었다.
자성체의 자화는 자성물리의 기본 물리량으로 자성체 응용에 많은 정보를 제공한다. 광자기효과를 이용하는 자구관찰 장치에서 최초로 얻어지는 자화패턴 만으로는 자성체의 자화상태를 확인할 수 없다. 따라서 자구패턴을 시각화하기 위해 다수의 패턴을 획득하여 연산을 통해 자구패턴을 시각화하였다. 자화패턴을 8비트 디지털 카메라로 취득하였고 이를 컴퓨터로 화상 연산처리를 하였다. 연상방법은 자성체를 포화시켜 픽셀값을 최대 255값에 가깝게 하여 취득한 영상으로부터 어떤 자화상태의 자화영상의 픽셀값을 반복적으로 감산하는 것이다. 감산 연산이 진행됨에 따라 선명한 자구패턴이 얻어졌다. 연산 프로그램은 범용의 LABVIEW를 이용하였고 자구관찰장치는 편광자를 가지는 광학현미경을 이용하였다.
본 연구는 한강교량의 야간경관조명에 관한 조명연출효과를 분석하기 위해 한강교량 8곳을 대상으로 경관조명 현황을 조사하였다. 선행연구를 통해 교량의 경관조명에 있어서 중요한 조명학적물리량 평가요소로 '휘도대비', '색상', '색온도'를 선정하였다. 디지털 광학 계측기인 Radiant Imaging Prometric 1400에 의해 측정된 휘도 색온도 색도분포 등의 물리량 분석결과, '교량의 구조형식' 및 '조명광원'이 한강교량의 야간경관조명의 물리적 특징에 큰 영향을 미치는 요소로 나타났으며, 특히 '교량의 구조형식'에 따라 강조하는 경관조명의 패턴이 유사하게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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