• Title/Summary/Keyword: 반응속도론적 연구

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Basic Study for Development of Denitrogenation Process by Ion Exchange(IV) -A Kinetic Study in Continuous Column and an Economic Analysis- (이온교환법에 의한 탈질소 공정개발의 기초연구(IV) -연속식 반응기에서의 속도론과 경제성 분석-)

  • Lee, Min-Gyu;Ju, Chang-Sik;Chae, Yong-Gon;Kim, Sung-Il;Lee, Dong-Hwan;Yoon, Tae-Kyung
    • Journal of Environmental Science International
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    • v.9 no.3
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    • pp.261-266
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    • 2000
  • A kinetic study for nitrate removal by anion exchange resin was performed using continuous column reactors. Kinetic approach from the packed bed showed the reaction rate constant k$_1$ was 0.07~0.17 $\ell$/mgㆍhr and maximum exchange quantity q$_{o}$ was 27.75~31.81 mg/g. The results from the continuous column well agreed with that from the batch reactor. An economic analysis of the water treatment plant by anion exchange resin with a regenerating system was performed to design plant and process. Based on the treatment of 20 mg/$\ell$ nitrate-contained wastewater of 10,000 gallons per day to 2 mg/$\ell$, total capital cost and total annual cost are estimated to be 836 million wons and 211 million wons, respectively.y.

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Role of an edge ring in plasma processing systems for semiconductor wafers (반도체용 플라즈마 장치에서 edge ring의 역할)

  • Ju, Jeong-Hun
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.71-71
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    • 2017
  • 플라즈마를 이용하는 건식 식각 또는 박막 증착 장비(PECVD)의 경우 웨이퍼에 rf bias를 인가하여 이온의 에너지와 입사각을 조절한다. 종래에는 웨이퍼의 가장 자리 3 mm영역을 공정 대상에서 제외하는 exclusion area로 지정하였으나 점차 공정 기술의 발달로 2 mm 이내로 감소하고 있다. 따라서 웨이퍼의 가장 자리에서 발생하는 전기장의 방향 및 크기 변화를 조절할 수 있는 기술의 개발이 필요하게 되었으며 그중 핵심적인 부품이 Si 또는 SiC로 제작되는 edge ring이다. Focus ring이라고도 불리는 이 부품은 웨이퍼 상에서 반경 방향으로 흐르는 가스의 유속이 가장 자리에 근접하면 빨라지는 현상과 이에 의해 식각/증착 화학 반응 속도가 증가하는 문제를 완화하기 위한 것과 적절한 전기 전도도를 부여함으로써 가장 자리의 전기장 분포를 최적화 할 수 있는 새로운 설계 변수로 활용할 수 있다. 스퍼터링의 경우에도 웨이퍼 중앙과 주변 부는 마그네트론 음극의 회전 링과의 입체각이 차이가 나므로 가장 자리의 경우 트렌치나 홀의 내측이 외측에 비해서 증착막의 두께가 얇아지는 문제가 있으며 건식 식각의 경우 홀의 형상이 수직에서 벗어나는 경향이 발생할 수 있다. 또한 사용 시간에 비례해서 edge ring의 형상이 변화하는데 상대적으로 고가품이어서 교체 주기를 설정하는 보다 합리적 기준이 필요하다. 본 연구에서는 전산 유체 역학 모델을 사용하는 ESI사의 CFD-ACE+를 활용하여 edge ring의 형상과 재질이 갖는 영향을 전산 모사하기 위한 기초 작업을 그림 1과 같이 진행하였다. 2D-CCP model에 Ar 가스를 가정하고 비유 전율 10내외 전도도 $0.1/Ohm{\cdot}m$정도의 재질에 대한 용량성 결합 플라즈마에 대해서 계산을 하고 이 때 기판에 인가되는 고주파 전력에 의한 이온의 입사 에너지 분포 및 각도 분포를 Monte Carlo 방법으로 처리하여 계산하였다.

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동시 스퍼터링 방법에 의한 Cu-In 금속층 증착 및 저온 안정상에 대한 열역학적 고찰

  • 김상덕;김수길;김형준;윤경훈;송진수
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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    • pp.129-129
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    • 2000
  • 태양전지는 태양광에너지를 바로 전기에너지로 전환시키는 소자이다. 최근에는 다결정 태양전지의 응용가능성에 대한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 이 중 CuInSe2는 여러 가지 좋은 물성을 가지고 있어서, 저가의 고효율 태양전지를 위한 광흡수층 재료로 주목받고 있다. 현재까지 다양한 방법이 시도되었지만, 10% 이상의 고효율을 가지는 고품질을 박막을 얻는 방법은 진공증발증착법과 selenization 방법뿐이다. 이 중 진공증발증착법에 의하여 형성된 박막을 이용하여 가장 높은 효율의 태양전지를 얻을 수 있으나, 진공 장비의 대면적화가 힘들기 때문에 대면적 태양전지 제조가 힘들다는 단점이 있다. 따라서 selenization 방법을 이용하여 CuInSe2 박막을 제조하는 것이 가장 유망한 방법이라 할 수 있다. Selenization 방법은 Cu-In 금속층을 제작한 뒤 이를 selenium과 반응을 시키는 방법이다. 따라서 이 방법을 이용하여 박막을 제조할 때는 Cu-In 금속층의 물성 조절이 이후 생성되는 CuInSe2 박막의 물성향상에 필수적이다. 따라서 Cu-In 금속층의 물성에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 Cu-In 이 성분계에서 알려진 반가 없다. 저온에서는 반응속도론적으로 매우 느리게 반응이 일어나기 때문에 열역학적으로 안정한 상을 얻기가 힘들기 때문이다. 따라서 본 실험에 앞서 각 제조 조건에 따른 열역학적인 안정상을 계산하였다. 그 결과, 상온에서 Cu의 양이 증가함에 따라, In$\longrightarrow$CuIn2$\longrightarrow$Cu11In9$\longrightarrow$Cu7In3 상으로 변화하였다. 9$0^{\circ}C$이하의 온도에서는 CuIn2 상이 안정하였고, 10$0^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 Cu11In9 상 두 가지로 존재하였고, Cu/In 인가전력비를 변화시켰을 때 조성비가 선형적으로 변하였다. 즉, Cu-In 동시스퍼터링법은 원하는 조성을 간편한 방법으로 정확하게 조절할 수 있는 방법이라 할 수 있다. 증착 온도를 변화시켰을 때는 9$0^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 존재하던 CuIn2 상이 10$0^{\circ}C$이상의 온도에서는 완전히 사라지고 In과 CuIn2 상이 사라지고 In 상과 Cu11In9 상이 나타났다. 상전이를 위하여 30$0^{\circ}C$의 높은 열처리 온도가 필요한 것은, 밀 저온 안정상이 형성된 뒤 각 원소들의 확산에 의해 상전이가 일어나기 때문에 이를 위한 충분한 열에너지를 가질 수 있는 온도가 필요하기 때문이다. 조성을 일정하게 유지하면서 챔버 압력을 변화시켰을 때는 형성되는 상의 미세구조난 결정성은 일정하였다. 인가전력, 증착온도, 챔버 압력 변화에 따른 상변화는 앞서 계산한 열역학적 결과와 정확히 일치하였다. 이는 동시스퍼터링 방법이 각 입자들을 원소 단위에서 균일하게 혼합할 수 잇는 방법이고, 또 입자들이 높은 에너지를 가지고 있기 때문이다. 즉, 원소 단위에서 균일한 반응을 하고, 가장 안정한 위치로 쉽게 이동할 수 있기 때문에 열역학적으로 안정한 상을 형성할 수 있는 것이다.

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Effect of Struvite Crystallization Kinetics; Seed Material, Seed Particle Size, $G{\cdot}t_d$ Value (Struvite 결정화에 미치는 영향; Seed 물질, Seed 입자크기, $G{\cdot}t_d$ Value의 영향)

  • Kim, Jin-Hyoung;Kim, Keum-Yong;Kim, Dae-Keun;Park, Hyoung-Soon;Lee, Sang-Cheol;Lee, Sang-Ill
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.30 no.2
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    • pp.207-212
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    • 2008
  • This study focused on shorten the period of the struvite crystal birth and development by adding seed materials. For this purpose, three different seed materials were selected: sand, anthracite and struvite. The experiments has been conducted to evaluate the effect of the particle size of the selected seed material on the struvite crystallization, and to study the mixing effect which can be expressed by the value of $G{\cdot}t_d$(the multiple of mean velocity gradient(G) and mixing time($t_d$)). It was observed in this study that the removal efficiency of ammonia nitrogen increased by 9%, 11%, and 20% for sand, anthracite, and struvite added as the seed material, respectivley. This indicated that the struvite crystallization efficiency had a close correlation with the specific surface area of the seed particle. It was found that when struvite was selected as the seed material, the struvite crystallization proceeded at lower $G{\cdot}t_d$ value as compared with other seed materials. This observation implied that the secondary crystal birth would be dominated in this reaction. It was concluded in this study that the particle size was not significant factor on the struvite crystallization, while the $G{\cdot}t_d$ value was a considerably important factor in terms of the theory of the struvite crystal birth.

반응성 고주파 마그네트론 스퍼터링 방법에 의한 AlN 압전 박막 증착 및 특성에 관한 연구

  • 황지현;권명회;김형택
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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    • pp.89-89
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    • 2000
  • AlN 박막은 Al과 N원자의 부분적 이온결합 특성을 가진 공유결합을 한 육방정계의 wurtzite 경정구조의 화합물 반도체로서, III-V족 반도체 중 가장 큰 에너지 갭(6.2 eV), 결정 구조적 이방성, 화학 양론적 결합구조, 높은 탄성종과 전달속도(약 10$\times$106 m/s)와 높은 열전도도, 고온 안정성, 가시광성.적외선 영역에서의 좋은 투과성과 높은 굴절률, 상온 대기압에서의 유일하게 안정적인 특성을 가지고 있어, 절연재료, 내열재료, 저주파 영역 센서의 압전 트랜스듀서, 광전소자, 탄성파 소자 및 내환경 소자, MIS소자 등으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 BAW 공진기의 활용을 목적으로 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법으로 AIN 압전박막을 제작하여, 증착 조건-질소 농도, 고주파 출력, 전체 스퍼터링 압력, 기판 온도-에 대한 박막의 특성을 조사하였다. AlN 박막의 c축 우선 방위 결정성 및 낮은 투과성, 적당한 굴절률의 특성이 BAW 공진기의 활용을 위한 요건이므로, 각각의 증착 조건하에 제작된 박막은 XRD의 $\theta$/2$\theta$ 스캔 회절상에 의한 결정성의 분석과 우선 성장 결정면의 rocking curve 및 XRD로 측정한 FWHM과 표준 편차로 결정성의 배열성과 소자 응용가능성을 조사하였다. 박막의 표면.단면 미세 구조 및 평활도는 SEM으로 관찰하였으며, Al-N 결합 상태는 XPS와 FT-IR로 분석 조사하였다. 제작된 AlN 박막의 결정성 분석 결과, c축 우선 방위 성장을 위한 스퍼터링 압력에 대한 임계 질소 농도와 임계 스퍼터링 압력이 관찰되었다. 전체 스퍼터링 압력이 6~8 mTorr의 범위에서 나타난 최소 임계질소 농도는 10%, 최대 임계 질소 농도는 60%이며, 4 m Torr 이하 10 m Torr 이상의 전체 스퍼터링 압력에서 박막의 우선 방위성장이 제재된다. 이는 AlN 박막이 형성에 관여하는 질소 이온 양의 충분한 형성에 필요로 하는 질소 가스의 유입량에 따른 것으로 판단된다. AlN 박막의 c축 결정면인 (002) 결정면의 성장을 유도하며 다른 방향으로의 성장을 제어하여 소자 활용에 유용한 박막을 제작하기 위한 고주파 출력은 300W 정도가 적당하며, 기판을 가열하지 않았을 때 낮은 투과도를 나타낸다. 본 연구에 의한 BAW 공진기 활용을 위한 AlN 압전박막의 제작을 위한 최적 증착 조건은 기판의 가열 없이 6~8 mTorr의 전체 스퍼터링 압력에 20~25%의 질소종도, 300W의 고주파 출력이다. 최적 조건에서의 AlN 박막은 약 0.19$^{\circ}$의 FWHM과 약 0.08$^{\circ}$의 표준편차를 가지며, 균일하고 조밀한 표면 미세구조와 주상정 구조의 측면구조, 파장에 대한 약 2.0의 굴절률, 낮은 투과도와 화학 양론적 구조를 가지는 우수한 박막이 형성되었다.

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Studies on the processing of rapid fermented anchovy prepared with low salt contents by adapted microorganism. -2. Thermodynamic characteristics of microbial extracellular protease isolated from fermented fish paste- (미생물을 이용한 저식염 멸치젓의 속성발효에 관한 연구 -2. 젓갈에서 분리한 단백질분해효소의 열역학적 특성-)

  • Cha, Yong-Jun;Lee, Eung-Ho
    • Applied Biological Chemistry
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    • v.33 no.4
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    • pp.325-329
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    • 1990
  • This study was undertaken to determine thermodynamic characteristics of B. subtilis p-4 and B. licheniformis p-5 proteases isolated from fermented anchovy paste. $K_m$ values of two proteases for casein as a substrate were 0.38mM in p-4 protease and 0.18mM in p-5 protease, respectively. Denaturation constants($K_D$) of p-4 and p-5 proteases were $12.2{\times}10^{-5}/sec\;and\;19.0{\times}10^{-5}/sec\;at\;40^{\circ}C,\;and\;35.7{\times}10^{-5}/sec\;and\;46.3{\times}10^{-5}/sec\;at\;50^{\circ}C$, respectively. Activation energies($E_a$) of p-4 and p-S pmteases were 19.6 Kcal/mole and 15.2kcal/mole, respectively. Free energy of activation(${\Delta}G^*$), activation enthalpy(${\Delta}H^*$) and activation entropy(${\Delta}S^*$) at $40^{\circ}C$ were 23.21Kcal/mole, 18.98Kcal/mole and -13.50 eu, respectively for p-4 protease and 22.93Kcal/mo1e, 14.58Kcal/mole and -26.68 eu, respectively for p-5 protease. The major amino acids in p-4 protease(151 residues of amino acid) were Gly, Glu, Pro, Asp, Ser, Ala, Lys and Leu, while those in p-5 protease(247 residues of amino acid) were Gly, Glu, Asp, Ala and Leu. It may be concluded that heat denaturation of two proteases showed liner regression curve and p-5 protease was more sensitive to heat than p-4 protease.

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Thermodynamic Evaluations of Cesium Capturing Reaction in Ceramic Microcell UO2 Pellet for Accident-tolerant Fuel (사고저항성 핵연료용 세라믹 미소셀 UO2 소결체의 Cs 포집반응에 대한 열역학적 평가)

  • Jeon, Sang-Chae;Kim, Keon Sik;Kim, Dong-Joo;Kim, Dong Seok;Kim, Jong Hun;Yoon, Jihae;Yang, Jae Ho
    • Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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    • v.17 no.1
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    • pp.37-46
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    • 2019
  • As candidates for accident-tolerant fuels, ceramic microcell fuels, which are distinguished by their peculiar microstructures, are being developed; these fuels have $UO_2$ grains surrounded by cell walls. They contribute to nuclear fuel safety by retention of fission products within the $UO_2$ pellet, reducing rod pressure and incidence of SCC failure. Cesium, a hazardous fission product in terms of amount and radioactivity, can be captured by chemical reactions with ceramic cell materials. The capture-ability of cesium therefore depends on the thermodynamics of the capturing reaction. Conversely, compositional design of cell materials should be based on thermodynamic predictions. This study proposes thermodynamic calculations to evaluate the cesium capture-ability of three ceramic microcell compositions: Si-Ti-O, Si-Cr-O and Si-Al-O. Prior to the calculations, the chemical and physical states of the cesium and the cell materials were defined. Then, the reactivity was evaluated by calculating the cesium potential (${\Delta}G_{Cs}$) and oxygen potential (${\Delta}G_{O_2}$) under simulated LWR circumstances of normal operation. Based on the results, cesium capture is expected to be spontaneous in all cell compositions, providing a basis for the compositional design of ceramic microcell fuels as well as a facile way for evaluating cesium capture.

Effect of chloride ions on the catalytic properties of human pancreatic α-amylase isozyme produced in Pichia pastoris (Pichia pastoris에서 생산된 인체 췌장 α-아밀레이스 동질효소의 촉매활성에 대한 염소이온의 영향)

  • Kim, Min-Gyu;Kim, Young-Wan
    • Korean Journal of Food Science and Technology
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    • v.48 no.4
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    • pp.341-346
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    • 2016
  • The AMY2B gene, encoding human pancreatic ${\alpha}$-amylase isozyme (HPA II), was expressed in Pichia pastoris, and the effects of chloride ions on HPA II activity toward starch substrates were investigated. As seen with chloride ion-dependent ${\alpha}$-amylases-including HPA I, the isozyme of HPA II-chloride ions increased enzyme activity and shifted the optimal pH to an alkaline pH. The activity enhancement by chloride was more significant at pH 8 than that at pH 6, suggesting that the protonation state of the general acid/base catalyst of HPA II was important for the hydrolysis of starches at an alkaline pH because of the increase in its $pK_a$ by chloride ions. The turnover values for cereal starches as the substrates markedly increased in the presence of chloride by up to 7.2-fold, whereas that for soluble starch increased by only 1.7-fold. Chloride inhibited substrate hydrolysis at high substrate concentrations, with $K_i$ values ranging from 6 to 15 mg/mL.

Determination of Respiratory Activity of Mitochondria and Submitochondrial Particles by Using Dropping Mercury Electrode (적하수은전극을 이용한 미토콘드리아 및 Submitochondrial particles의 호흡활성측정)

  • Jung, Jin;Park, Sang-Gyu;Lee, Sang-Kee;Kim, Se-Ho
    • Applied Biological Chemistry
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    • v.28 no.4
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    • pp.271-277
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    • 1985
  • A polarograph with specially designed cell compartment usable in kinetic study of the mitochondrial respiration of a small sized sample was made, and its performance and experimental conditions were examined. An applied potential (ca-1.2V vs. SCE) which gives rise to the second step reduction of oxygen caused a considerable level of a residual current independent of oxygen, which is temporarily interpreted as the reduction current of the membrane-bound redox material(s) of mitochondria. A potential corresponding to the first slop reduction of oxygen (ca-0.4V vs SCE) did not produce the residual current. Thus, it is suggested that a measurement of oxygen concentration in a sample of mitochondria and submitochondrial particles by using dropping mercury electrode should be done with an applied potential of about -0.4V vs SCE. Consumption of oxygen by mitochondria was observed to follow practically zero order kinetics. Its rate constant exhibited the proportional relationship with the respiratory activity of mitochondria. Usefulness of tile instrument was properly demonstrated in the work on the temperature effect on the respiration of mitochondria isolated from several plant 4issues which were selected on the basis of chilling susceptivity.

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Kinetic Studies on Homopolymerization of $\alpha$-Methylstyrene and Sequential Block Copolymerization of Isobutylene with $\alpha$-Methylstyrene by Living/Controlled Cationic Polymerization (리빙/조절 양이온중합에 의한 알파메틸스티렌 호모중합 및 이소부틸렌과의 블록공중합에 대한 반응속도론 연구)

  • Wu, Yibo;Guo, Wenli;Li, Shuxin;Gong, Huiqing
    • Polymer(Korea)
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    • v.32 no.4
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    • pp.366-371
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    • 2008
  • The controlled/living cationic polymerization of $\alpha$-methylstyrene (${\alpha}MeSt$) and sequential block copolymerization of isobutylene (IB) with ${\alpha}MeSt$ were achieved using 2-chloro-2,4,4-trimethylpentane (TMPCl)/titanium tetrachloride ($TiCl_4$)/titanium isopropoxide ($Ti(OiPr)_4$)/2,6-ditert-butylpyridine (DtBP) initiating system in $CH_3Cl$/hexane(50/50 v/v) solvent mixture at $-80^{\circ}C$. The polymerization rate decreased with increasing $[Ti(OiPr)_4]/[TiCl_4]$ ratio in the homopolymerization of ${\alpha}MeSt$. The effects of $[Ti(OiPr)_4]/[TiCl_4]$ ratios and $PIB^+$ molecular weight on the polymerization rate and blocking efficiency were also investigated. Well-defined poly(isobutylene-b-$\alpha$-methylstyrene)s were demonstrated by $^1H$-NMR and triple detection SEC; refractive index (RI), multiangle laser light scattering (MALLS) and ultraviolet (UV) detectors. Blocking efficiencies for the poly(isobutylene-b-$\alpha$-methylstyrene)s of almost 100% were obtained when ${\alpha}MeSt$ was induced by PIB's of $M_n\;{\geq}\;41000$ at $[Ti(OiPr)_4]/[TiCl_4]=1$. Differential scanning calorimetry (DSC) of the block copolymers showed two glass transition temperatures, thereby demonstrating microphase separation.