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Electrochemical Mass Transport Control in Biomimetic Solid-State Nanopores (생체모사형 나노포어를 활용한 전기화학 기반 물질전달 조절 시스템)

  • Soongyu Han;Yerin Bang;Joon-Hwa Lee;Seung-Ryong Kwon
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.26 no.4
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    • pp.43-55
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    • 2023
  • Mass transport through nanoporous structures such as nanopores or nanochannels has fundamental electrochemical implications and many potential applications as well. These structures can be particularly useful for water treatment, energy conversion, biosensing, and controlled delivery of substances. Earlier research focused on creating nanopores with diameters ranging from tens to hundreds of nanometers that can selectively transport cationic or anionic charged species. However, recent studies have shown that nanopores with diameters of a few nanometers or even less can achieve more complex and versatile transport control. For example, nanopores that mimic biological channels can be functionalized with specific receptors to detect viruses, small molecules, and even ions, or can be made hydrophobic and responsive to external stimuli, such as light and electric field, to act as efficient valves. This review summarizes the latest developments in nanopore-based systems that can control mass transport based on the size of the nanopores (e.g., length, diameter, and shape) and the physical/chemical properties of their inner surfaces. It also provides some examples of practical applications of these systems.

An Introduction to Kinetic Monte Carlo Methods for Nano-scale Diffusion Process Modeling (나노 스케일 확산 공정 모사를 위한 동력학적 몬테칼로 소개)

  • Hwang, Chi-Ok;Seo, Ji-Hyun;Kwon, Oh-Seob;Kim, Ki-Dong;Won, Tae-Young
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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    • v.41 no.6
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    • pp.25-31
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    • 2004
  • In this paper, we introduce kinetic Monte Carlo (kMC) methods for simulating diffusion process in nano-scale device fabrication. At first, we review kMC theory and backgrounds and give a simple point defect diffusion process modeling in thermal annealing after ion (electron) implantation into Si crystalline substrate to help understand kinetic Monte Carlo methods. kMC is a kind of Monte Carlo but can simulate time evolution of diffusion process through Poisson probabilistic process. In kMC diffusion process, instead of. solving differential reaction-diffusion equations via conventional finite difference or element methods, it is based on a series of chemical reaction (between atoms and/or defects) or diffusion events according to event rates of all possible events. Every event has its own event rate and time evolution of semiconductor diffusion process is directly simulated. Those event rates can be derived either directly from molecular dynamics (MD) or first-principles (ab-initio) calculations, or from experimental data.

A New Frontier for Biological Control against Plant Pathogenic Nematodes and Insect Pests I: By Microbes (식물병원성 해충과 선충 방제의 새지평 I: 미생물)

  • Lee, Hae-Ran;Jung, Jihye;Riu, Myoungjoo;Ryu, Choong-Min
    • Research in Plant Disease
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    • v.23 no.2
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    • pp.114-149
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    • 2017
  • World-wide crop loss caused by insect pest and nematode reaches critical level. In Korea, similar crop loss has been gradually augmented in the field and greenhouse due to continuous crop rotation. The current methods on controlling herbivorous insects and plant parasitic nematodes are mostly depended on agro-chemicals that have resulted additional side-effect including occurrence of resistant insects and nematodes, environmental contamination, and accumulation in human body. To overcome the pitfalls, microbe-based control method have been introduced and applied for several decades. Here, we revised biological control using by the bacteria, fungi, and virus in order to kill insect and nematode and to attenuate its virulence mechanism. The introduced microbes mainly secreted out the hydrolysing enzymes and toxic compounds to target host membrane or cell wall directly. Indirectly, the microbe-triggered plant innate immunity against insects and nematodes was also reported. In conclusion, we provide a new frontier of microbe-based environmentally friendly procedure and effective methods to manage insects and nematodes.

전자파의 신경계통에 대한 영향

  • 이근호
    • The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.8 no.2
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    • pp.37-55
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    • 1997
  • 최근 선진국가들에서는 전자파 장애 증후군에 관심이 집중되고 있는데, 전자파에 장기 노출 되는 인구에서 뇌암이나 유방암, 백혈병 등의 발생률이 높다는 보고(Kolmodin-Hedman 등, 1988 ; Demers등, 1991)가 있어서 전자제품의 생산업체는 물론이고 사용자에 대해서도 불안한 관심사가 되 어 있다. 전자파가 생체에 미치는 영향은 열적 효과와 비열적 효과에 의한 것으로 구분된다. Microwave는 약 300MHz에서 300GHz 사이(파장 1m에서 1mm사이)의 주파수를 가지는 전자파로서 이온의 운동이나 쌍극자분자(dipole molecule)들을 진동시키므로서 조직에 열이 발생한다. 열이 과도하게 발생하면 세포 단백질이 응고하게 되는 등 일반적으로 생각할 수 있는 고열로 인한 여러 가지 유해환경이 조직 에 조성될 수 있다. 실제로 고전압의 전자파에 노출된 안구의 수정체에 백내장 등의 병변이 발생한 것 으로 보고된 바 있다(Adey,1981). 일반적으로 전자파의 생체에 대한 작용으로는 이렇듯 조직에 흡수 되는 전자파의 에너지에 의한 열작용이 지배적인 것으로 생각되어 왔다. 그러나 초저주파역대(Extre- mely low frequency, EMF)의 변조 및 펄스파 등의 영향에 관해서도 조직의 온도상승으로는 설명할 수 없는 현상이 보고된 바 있다. 이러한 비열적 효과가 신경계에 끼치는 영향에 대해서는 혈액뇌관문 의 투과성 변화(Oscar와 Hawkins, 1977), 뇌종양 발생, 칼슘대사 이상 및 신경전달물질에 대한 영향 등이 주장(Anderson, 1993)되고 있으나 아직 그 분명한 기전이 밝혀져 있지 않은 상태이다. 또한 그 영향의 평가에 서도 일정한 기준이나 지표가 정해지지 않은 실정이다. 그러므로 신경계에 대한 대체적인 소개와 더불어 전자기파의 영향에 대한 이제까지의 보고를 종합 하고 향후 연구의 방향을 소개하고자 한다.> 이온이 공동 첨가제로 더 적합하다.u(30 .angs. )/CoFe(35 .angs. )/NiO(800 .angs. ) 구조를 갖는 spin-valve 박막은 극대 MR비 6.3%, 유효자기장감응도 약 0.5(%/Oe)를 보여 spin-valve head 재료로 적합함을 알 수 있었다.다.다.다.는 각각 148 meV .angs. $^{2}$, 103.8 meV .angs. $^{2}$와 1.77 * $10^{-6}$ erg/cm, 0.67 * $10^{-6}$ erg/cm 였다.다.자 노인들을 영주권자와 귀화 시민권자의 구분없이 하나의 집단으로 간주하고 분석해 왔던 것을 볼 때, 앞으로의 연구는 이론적으로나 방법론적으로 시민권의 유무가 주거형태에 끼치는 영향도 함께 고려해야 할 것이다.에 나타난 인도의 영향은 여성복식과 남성복식에 있어서 서로 유사점과 차이점이 보이는데, 인도의 영향이 여성복식에 있어서 그 빈도가 더 높고, 종류가 더 다양함을 볼 수 있다. 여성복식에 있어서는 12가지의 다양한 인도복식스타일이 나타났으며, 그중 가장 많이 보이는 스타일은 Indian Shirt/Blouse/Smock/ Dress이며, 그 뒤를 이어 Madras, Indian lowery등을 볼 수 있다. 남성복식애 나타난 7가지의 스타일 중에는 Madras가 가장 빈도가 높으며 그외의 스타일들은 그 빈도가 매우 낮음을 볼 수 있다. 인도의 영향의 정도 (Attribution Categories) 있어서는 여성과 남성복식 모두에 있어서 인도에서 직접 수입된(originated) item이 각각 전체의 90%와 81%를 차지하여, 인도복식의 영향은 받았으나 미국내에서 제작된(attributed and connotated) item 보다 휠씬 더 많은 수를 보였다. 인도복식스타일이 가장

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Modeling Virtual Ecosystems that Consist of Artificial Organisms and Their Environment (인공생명체와 그들을 둘러싸는 환경으로 구성 되어지는 가상생태계 모델링)

  • Lee, Sang-Hee
    • Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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    • v.12 no.2
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    • pp.122-131
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    • 2010
  • This paper introduces the concept of a virtual ecosystem and reports the following three mathematical approaches that could be widely used to construct such an ecosystem, along with examples: (1) a molecular dynamics simulation approach for animal flocking behavior, (2) a stochastic lattice model approach for termite colony behavior, and (3) a rule-based cellular automata approach for biofilm growth. The ecosystem considered in this study consists of artificial organisms and their environment. Each organism in the ecosystem is an agent that interacts autonomously with the dynamic environment, including the other organisms within it. The three types of model were successful to account for each corresponding ecosystem. In order to accurately mimic a natural ecosystem, a virtual ecosystem needs to take many ecological variables into account. However, doing so is likely to introduce excess complexity and nonlinearity in the analysis of the virtual ecosystem's dynamics. Nonetheless, the development of a virtual ecosystem is important, because it can provide possible explanations for various phenomena such as environmental disturbances and disasters, and can also give insights into ecological functions from an individual to a community level from a synthetic viewpoint. As an example of how lower and higher levels in an ecosystem can be connected, this paper also briefly discusses the application of the second model to the simulation of a termite ecosystem and the influence of climate change on the termite ecosystem.

Hypernetwork Classifiers for Microarray-Based miRNA Module Analysis (마이크로어레이 기반 miRNA 모듈 분석을 위한 하이퍼망 분류 기법)

  • Kim, Sun;Kim, Soo-Jin;Zhang, Byoung-Tak
    • Journal of KIISE:Software and Applications
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    • v.35 no.6
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    • pp.347-356
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    • 2008
  • High-throughput microarray is one of the most popular tools in molecular biology, and various computational methods have been developed for the microarray data analysis. While the computational methods easily extract significant features, it suffers from inferring modules of multiple co-regulated genes. Hypernetworhs are motivated by biological networks, which handle all elements based on their combinatorial processes. Hence, the hypernetworks can naturally analyze the biological effects of gene combinations. In this paper, we introduce a hypernetwork classifier for microRNA (miRNA) profile analysis based on microarray data. The hypernetwork classifier uses miRNA pairs as elements, and an evolutionary learning is performed to model the microarray profiles. miTNA modules are easily extracted from the hypernetworks, and users can directly evaluate if the miRNA modules are significant. For experimental results, the hypernetwork classifier showed 91.46% accuracy for miRNA expression profiles on multiple human canters, which outperformed other machine learning methods. The hypernetwork-based analysis showed that our approach could find biologically significant miRNA modules.

고진공펌프종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발

  • Im, Jong-Yeon;Jeong, Wan-Seop;Kim, Wan-Jung;Nam, Seung-Hwan;Im, Seong-Gyu;In, Sang-Yeol;Hong, Seung-Su;Go, Deuk-Yong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2012.08a
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    • pp.100-100
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    • 2012
  • 지식경제부의 청정제조기반 산업원천개발사업의 일환으로 진행 중인 "초고진공펌프 개발" 과제 중 제3세부 과제인 "고진공펌프 종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발" 과제에서 진행되고 있는 연구수행결과를 소개한다. 국내 초고진공펌프 개발 수준의 선진화를 위한 기본적인 초석 확립은 현존하는 모든 진공 발생 장치의 국제적 신뢰성이 있는 완벽한 성능평가의 구현에 있다고 할 수 있다. 고진공펌프개발 총괄 과제의 대명제는 "국제적 신뢰성을 가지는 상용화 제품의 완성"이며, 이를 위한 3세부과제의 추진 방향은 기 완료된 1단계 기술개발에 근거한 1세부과제 및 2세부과제와의 유기적인 infra를 통한 성공적인 지원체계 구축 및 상용화 제품 개발 단계의 모든 신뢰성 확보 전략을 수립, 수행하는 것을 골자로 하고 있다. 또한 2단계 사업 추진 동안 제품 개발 주체인 산업체에 모든 개발된 기술을 적용할 수 있는 기반 제공 및 상용화를 위한 성공적인 기술이전도 포함된다. 상용화 개발 완료 후인 Post Project 기간 동안에 발생할 수 있는 모든 지원체계의 구축도 장기간에 걸친 연구 개발의 연장선상에서 추진되어야 될 것으로 예상된다. 세부 추진내용으로 나노팹 공정현장의 고진공펌프 신뢰성평가의 기본 개념설계를 포함한 현장 데이터의 확보 및 분석 현황, 공정현장의 실제 환경에 투입하기 전 단계의 모든 신뢰성 확보 방안, 터보분자펌프의 경우 파괴실험을 포함한 over speed, shock venting, foreign debris dropping test 등 상용화 단계에 필요한 기본 시험평가 조건을 고찰하고자 한다. 상용화 단계의 내구성 및 신뢰성 확보를 위한 전제 조건은 대외적으로 공표할 수 있는 시험 평가 데이터와 개발 주체에서 기밀 수준으로 유지해야만 하는 민감한 자료의 상시 생산 infra의 구축으로 볼 수 있다. 이러한 고진공펌프개발이라는 과제의 대명제를 완성하기 위하여 추진 연구개발 방향 등 진행형인 2년간의 최종 상용화에 필요한 국제 신뢰성, 공정대응성 확보 등 핵심사업 추진내용 및 infra 구축의 상세개발 로드맵을 완성하고자 한다.

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Generalized Two-dimensional (2D) Correlation Spectroscopy: Principle and Its Applications (일반화된 이차원 상관 분광학: 원리 및 응용)

  • Young Mee Jung;Seung Bin Kim
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.47 no.5
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    • pp.447-459
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    • 2003
  • Generalized 2D correlation spectroscopy has been applied extensively to the analysis of spectral data sets obtained during the observation of a system under some external perturbation. It is used in various fields of spectroscopy including IR, Raman, UV, fluorescence, X-ray diffraction, and X-ray absorption spectroscopy (XAS) as well as chromatography. 2D hetero-spectral correlation analysis compares two completely different types of spectra obtained for a system under the same perturbation. Because of the wide range of applications of this technique, it has become one of the standard analytical techniques for the analytical chemistry, physical chemistry, biochemistry, and so on, and for studies of polymers, biomolecules, nanomaterials, etc. In this paper, we will introduce the principle of generalized 2D correlation spectroscopy and its applications that we have studied.

Vascular Tumors, Chondroid-osseous Tumors, Tumors of Uncertain Differentiation: An Update Based on the New WHO Soft Tissue Classification (연조직종양의 새로운 WHO 분류를 중심으로: 혈관종, 연골-골종과 불확실한분화종에 대하여)

  • Suh, Kyung-Jin
    • The Journal of the Korean bone and joint tumor society
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    • v.14 no.2
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    • pp.79-85
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    • 2008
  • Soft tissue tumor classifications should be an important part of radiology, oncology and, for orthopedic clinicians and pathologists, they provide diagnostic instruction and prognostic guidelines. In soft tissue tumor classification systems, the World Health Organization (WHO) classifications have become dominant, enabled by the timely publication of new blue books which included detailed text and numerous good illustrations. The new WHO classification of soft tissue tumors was introduced in 2002. Because the classification represents a broad consensus concept, it has gained widespread acceptance around the globe. This article reviews the changes which were introduced the vascular tumors, chondroid-osseous tumors and tumors of uncertain differentiation which have been first recognized or properly classified during the past decade.

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Ultrathin Metal Films on Single Crystal Electrodes : Electrochemical & UHV Studies

  • ;A.Wieckowski
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 1999.07a
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    • pp.141-141
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    • 1999
  • 전기화학과 초고진공(ultra-high vacuum, UHV) 분광법을 이용하여 고체/액체의 계면에서 일어나는 현상을 분자단위에서 이해하고 조절하기 위한 연구를 수행하였다. 이들 중 전기화학으로 형성된 구리 및 은 금속(sub)monlayer 박막을 그 예로 선택하여 소개한다. 초박막 금속의 흡착량은 cyclic voltammogram과 새로 개발된 Auger electron spectroscopy (AES) 정량법을 통해 얻어졌고, 이 값들은 low energy electron diffraction (LEED) 및 in-situ atomic force microscopy (AFM)법을 이용한 구조 분석결과와 비교되어졌다. 또한 화학상태를 확인하기 위하여 core-level electron energyy loss spectroscopy (CEELS)를 사용하였다. 먼저 황산 전해질에서 금(111) 단결정 전극상에 전기화학적으로 형성된 굴의 계면특성을 조사하였다. 특정 전위값에서 2/3 ML의 구리와 1/3 ML의 음이온이 상호 흡착하여 ({{{{ SQRT { 3} }}$\times${{{{ SQRT { 3} }}) 격자 구조를 보였고, 전위값이 커지거나 줄어들면, 이 구조가 사라지는 현상이 관찰되었다. 즉 이 ({{{{ SQRT { 3} }}}}$\times${{{{ SQRT { 3} }}}}) 흡착구조는 첫 번째 UPD underpotential deposition) 피크에 특이하게 관련되어 있음을 알 수 있었다. 금속 초박막 형성에 미치는 음이온의 영향을 좀 더 확인하기 위해 초박막 은이 증착된 금 단결정 전극상의 황산 음이온에 관하여 연구하였다. 은의 증착이 일어날 수 없는 양전위값 영역에서 ({{{{ SQRT { 3} }}}}$\times${{{{ SQRT { 3} }}}})의 규칙적인 음이온의 구조를 보였다. 그리고 은의 장착은 세척 과정과 용액의 농도에 따라 p(3$\times$3)과 p(5$\times$5)의 규칙적인 두가지 구조를 가졌다. in-situ AFM에서는 p(3$\times$3)의 은 증착 구조만 나타났고, 음 전위값으로 옮겨가면 p(1$\times$1) 구조로 바뀌었다. ex-situ 초고진공 결과와 이 AFM의 in-situ 결과를 상호 비교 논의할 것이다. 음이온의 흡착이 없는 묽은 플로르산(HF) 전해질에서 은은 전위값을 음전위 쪽으로 이동해 감에 따라 p(3$\times$3), p(5$\times$5), (5$\times$5), (6$\times$6), 그리고 (1$\times$1)의 연속적 구조 변화를 보였다. 이 다양한 구조들을 AES로부터 얻어진 표면 흡착량과 연결시켰더니 정량적으로 잘 일치되는 결과를 보였다. 전기화학적인 증착에서는 기존의 진공 증착과 비교할 때 음이온의 공흡착이 금속 초박막 형성 메카니즘에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 은의 전기화학적 다층박막 성장은 MSM (monolayer-simultaneous-multilayer) 메카니즘을 따름을 확인하였다. 마지막으로 구조 및 양이 규칙적으로 조절되는 전극의 응용가능성이 간단히 논의될 것이다.

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