이성분 희토류 원소로 치환된 4종류의 합성불화인회석(synthetic fluorapatite) (Ap49: La+Gd, Ap50:Ce+Dy, Ap51: Pr+Er, Ap54: Eu+Lu; $Ca{10-x-2y}$$Na_{y}$$REE_{x+y}$($P_{1-x}$ //$Si_{x}$$_{4}$)$_{6}$$F_{2}$, x=0.13~0.12, y=0.26~0.42)을 대상으로 X-선 회절분석을 통해 얻어진 자료를 이용하여 리트벨트 구조분석을 실시하고 치환된 희토류원소의 거동을 단결정법으로 구해진 결과와 비교.분석하였다. 리트벨트 구조분석결과 합성불화인회석은 공간군 $P6_3$/m, 단위포는 평균하여 a=9.3906(1) $\AA$, c=6.8924(1) $\AA$, V=527.36 $\AA^3$의 값을 갖는다. 구조의 정밀도를 나타내는 R 지수를 보면 $R_{B}$ / 값은 17.29~18.80이고 S(GofF)값은 1.44~1.68로 계산되었다. 불화인회석은 9개의 산소를 배위하는 Ca1자리와 6개의 산소와 하나의 불소가 배위하는 Ca2자리가 있으며 Ca1-O의 평균거리는 2.563 $\AA$이고 Ca2-O의 평균거리는 $2.460 \AA$으로 Ca1자리가 Ca2자리보다 다소 크다. 구조자리 치환식에서는 $Ca^{2+}$ / 자리를 치환하는 $REE^{3+ }$ 로 인하여 전하균형을 맞춰주기 위해서 인과규소가 함께 참여하였다. ($REE^{3}$+Si$^{ 4+}$$2Ca^{2+}$ : Ca1) 계산된 희토류원소의 자리점유율(REE-Ca2/REE-Cal)은 원자번호가 증가함에 따라 일정하게 감소하는 경향을 보여주며 이는 희토류원소의 거동이 LREE는 크기가 상대적으로 작은 Ca2 자리에 우선 치환되고 HREE는 크기가 큰 Ca1자리에 우선 치환되는 경향을 지시한다.
La-Co원소 치환량에 따른 스트론튬 페라이트의 미세구조효과와 자기특성변화를 연구하였다. La-Co치환된 스트론튬 페라이트는 La원소 치환량 x는 Fe와 Sr의 몰비 n과 Co원소 치환량 y와 x=2ny의 관계식에서, 하소분말의 보자력(Hcj) 값은 Fe와 Sr의 몰비 n=6.0에서 치환량 x=0.3일때 270 kA/m 및 x=0.2일때 240 kA/m 의 값을 나타내었다. La-Co원소가 치환된 스트론튬 페라이트 소결자석의 미세구조는 판상형으로 성장하고, 몰비가 높을수록 결정의 크기는 감소하였다. 이는 하소후 형성된 초기 결정상태에 의하여 결정된 것으로 판단된다. La-Co치환 스트론튬 페라이트의 소결자석의 자기특성은 몰비 n=0.6에서 치환량 x=0.3의 조건으로 제조한 경우, 잔류자속밀도(Br) 415 mT와 보자력(Hcj) 355 kA/m의 특성이 얻어졌으며, 몰비 n=6.0에서 치환량 x=0.2의 조건으로 제조한 경우 잔류자속밀도(Br) 410 mT와 보자력(Hcj)은 370 kA/m의 특성이 얻어졌다. 또한 자기특성곡선의 각성형은 치환량 x=0.2일때 더욱 향상되었다.
스트론튬 페라이트에 La-Co원소 치환량에 따른 미세구조효과와 자기특성변화를 연구하였다 La-Co치환된 스트론튬 페라이트는 La원소 치환량(x)은 Fe와 Sr의 몰비(n)과 Co원소치환량(y)와 x=2ny의 관계식을 갖으며, 하소분말의 보자력(HcJ) 값은 Fe와 Sr의 몰비 n=6.0에서 치환량 x=0.3일때 270kA/m 및 x=0.2일때 240kA/m의 값을 나타내었다 La-Co원소가 치환된 스트론튬 페라이트 소결자석의 미세구조는 판상형으로 성장하고, 몰비가 높을수록 결정의 크기는 감소하였다 이는 하소 후 형성된 초기 결정상태에 의하여 결정된 것으로 판단된다 La-Co치환 스트론들 페라이트의 소결자석의 자기특성은 몰비 n=6.0에서 치환량 x=0.3의 조건으로 제조한 경우 잔류자속밀도(Br) 415 mT와 보자력(HcJ) 355 kA/m의 특성이 얻어졌으며, 몰비 n=6.0에서 치환량 x=0.2의 조건으로 제조한 경우 잔류자속밀도(Br) 410 mT와 보자력(HcJ)은 370 kA/m의 특성이 얻어졌다. 또한 자기특성곡선의 각 형성은 치환량 x=0.2일때 더욱 향상되었다.
Sr 페라이트의 자기적특성을 향상시키기 위하여 화학량론적조성인 SrF $e_{12}$$O_{19}$[SrM]에서 SrF $e_{12-x}$M $n_{x}$$O_{19}$[M $n_{x}$-SrM] 및 S $r_{l-x}$L $a_{x}$F $e_{12-X}$M $n_{x}$$O_{19}$[(La-Mn)$_{x}$-SrM] 조성으로 원료를 혼합한후 공기중 하소를 실시하여 하소분의 특성을 관찰하였으며, 소결조제와 함께 미분쇄 후 공기중에서 열처리하여 Sr 페라이트자석을 제조함으로써 그 자기적 특성변화를 조사하였다. 화학량론적 조성과 M $n_{0.3}$-SrM 조성으로 원소치환을 실시한 하소분말의 특성은 각각 $M_{s}$ : 61.06 emu/g, $_{i}$$H_{c}$ : 4.45 kOe 및 $M_{s}$ : 61.06 emu/g, $_{i}$$H_{c}$ : 4.46 kOe 로 거의 동일한 특성이 얻어졌다. 이것은 Sr페라이트의 화학량론적 조성에서 Mn원소를 대치한 경우, 결정구조의 변화없이 치환된 것으로 생각된다. 또한 화학량론적인 조성에서 M $n_{x}$-SrM 및 (La-Mn)$_{x}$-SrM 조성으로 원소치환된 하소분말을 사용하여 제조한 페라이트 자석의 자기특성은 소량첨가 (X=0.3)경우는 화학량론적인 조성과 거의 동일한 특성을 나타내나 치환량이 많아지면(X=0.5) 일반적으로 자기특성이 감소하였으며, 특히 $_{i}$$H_{c}$ 값이 급격히 떨어짐으로써 (La-Mn)$_{x}$-SrM조성의 경우 x=0.3부근에서 최적의 치환량을 보여주었다.조성의 경우 x=0.3부근에서 최적의 치환량을 보여주었다.
본 논문에서는 n 개의 원소를 임의로 나열하는 대표적인 치환 발생 알고리즘을 소개하고 이들중 발생 치환의 랜덤성이 우수하다고 알려진 Knuth의 알고리즘을 근간으로 설계된 랜덤 치환 발생기의 암호학적 안전성을 분석하고 발생 치환들에 대한 난수 발생 수열 관점의 통계적 임의성과 연속 발생 치환끼리의 통계적 독립성 적용을 위한 통계량 소개 및 각 관점에서 통계적 검정을 통과함을 시뮬레이션 결과를 통하여 보인다.
충남 서부 활석광산 주변의 수계에 대한 원소 함량특성에 대해 알아보고자 대흥 및 광천광산에 대해 수질 및 하상 퇴적물 시료와 함께 광산 주변 토양 및 모암 시료를 채취, 비교하였다. 대흥지역 퇴적물은 대부분 원소에서 SP가 GN에 비해 높았는데 이는 퇴적물 내 유색 및 무색광물 함량 차이로 판단된다. 절대 함량 비교에서 광물 결정구조 내 쉽게 Mg와 치환하는 원소는 낮은비율을, Fe와 치환하는 원소는 높은 비율을 보였는데 이는 퇴적물 내 주 구성광물내 원소 치환특성을 반영하기 때문으로 판단된다. 절대 함량의 감소 순서와 타원소들과 높은 상관관계(>0.85)의 빈도를 보이는 원소들 사이의 차이는 퇴적물 화학조성에 이차광물과 비정질 광물등의 조성도 반영되었음을 암시한다. 대흥지역 지표수는 대부분 원소에서 MSP가 SP와 GN의 중간값을, MSG는 LGN과 MSP의 중간값을 조여 수계의 혼합특성을반영하는 것으로 판단된다. 절대 함량관계에서는 SP는 GW1과 유사했고, GN은 LGN과 유사했으며, 절대함량은(Mg, Fe), (As, Sc), (Mo, V, Se) 순서로 낮아졌다. 광천지역은 갱내수가 천부 지하수에 비해 대부분 원소에서 높은 함량을 보였는데, 이는 갱내수가 더욱더 많은 물-암석반응을 거친 때문으로 판단된다. 절대 함량은 Mg, Br, Fe, (Sc, Cr), (An, Ni, V)순서로 감소하였다. 갱냉수의 지역간 원소 함량 차이는 사문암화가 우세한 광천지역과 활석화가 우세한 대흥지역 모암들 사이의물-암석 상화반응의 차이를 보여주는 것으로 판단된다 두 지역의 상부 토양 및 모암 조성에서 SP가 GN에 비해 높은 Mg 비, Ni, Cr, Co 등 함량을 보였는데, 이는 사문암 지역 내 Mg, Ni, Cr 등이 풍부한 광물들 탓으로 판단된다. 퇴적물과 수질 사이에서는 함량 경향을 뚜렷하지 않았고 원소에 따라 서로 다른 힘량 차이를 보였는데, 이는 퇴적물 원소 함량이 수계 조성을 반영하는 것이 아님을 나타낸다. 상부-토양-암석-수계의 조성관계에서 대흥지역 지표수 중 SP 조성이, 광천지역은 갱냉수가 지하수의 조성에 가까웠다.
수소 발생 반응 촉매는 주로 백금(Pt)족 물질로 만들어져왔으나, 그 높은 가격과 희귀성으로 인해 이를 대체할 촉매의 개발이 요구되고 있다. 그중에서 주목받는 물질이 판상 $MoS_2$인데, 순물질로써의 $MoS_2$는 오직 모서리 부분만이 촉매로 기능하며 표면은 안정하여 촉매로써 기능을 하지 못한다는 한계가 있었다. 따라서 $MoS_2$의 표면도 촉매로 기능하여 보다 효율적인 촉매가 될 수 있도록, 자연계에 비교적 풍부한 원소들로 Mo원자를 치환해 보고 평면 스트레인을 줌으로써 표면이 촉매로 기능할 수 있는 조건을 밀도 범함수 이론에 근거해 계산해 보았다. 그 결과, Ge로 치환되고 -10% 스트레인이 걸린 $MoS_2$의 표면이 촉매로 기능할 수 있는 조건을 만족시켰다. 한편 Ge로 치환된 샘플에 수소를 흡착시켰을 때, 치환된 원자와 수소 원자가 반발력을 나타내는 듯한 현상이 관찰되었다.
치환에 의한 wagnerite의 색상변화 및 고용체 형성한계를 살펴보기 위해 wagnerite ($A_2XO_4Z$)를 합성한후 각 구성원소들을 치환하였다. Ca-wagnerite의 Ca 대신에 Mg, Co, Ni, Cu로 치환하여 용해도가 한정된 고용체를 얻었다. 이들 중 (Mg,Ca)-wagnerite와 (Co,Ca)-wagnerite의 경우에만 단일상의 wagnerite를 합성하였으며 이들의 색상은 각각 백색과 자주색이었다. 그 외의 조성 및 (Ni,Ca)-wagnerite와 (Cu,Ca)-wagnerite의 경우에는 여러상이 혼재해 있는 것으로 나타났다. $A^{5+}$자리에 Li을 치환해 보았으며 또한 $X^{5+}$대신 V을 치환하여 진한 자주 및 금색, 옅은 노란색의 wagnerite를 합성하였으며, Z- 대신 Cl을 치환한 경우 단일상의 wagnerite을 얻지 못하였다.
아크-마그네트론 복합 공정법에 의해 Cu, Ag 도핑된 TiN 나노 복합 화합물 박막을 합성하고 각 금속원소 종류 및 함량에 따른 기계적 특성 및 나노 구조로의 상변화 거동을 관찰하였다. 합성된 박막은 약 40 ㎬의 높은 경도치를 나타내었으며 2 at% 미만의 낮은 금속 원소 함량에서 최대 경도간을 나타내었다. 금속 원소 함량이 증가할수록 결정립 미세화 및 다결정화가 진행되어 초고경도 특성을 나타내는 나노구조 박막이 합성되었으며 도핑되는 금속원소 종류에 따라 나노 구조로의 상변화 기구가 상이함을 관찰하였다. TiN 박막내 도핑된 Cu는 Ti와 일부 결합을 이루면서 Ti의 자리를 치환하는 것으로 나타났으나, Ag는 Ti와 결합을 이루거나 Ti 격자 자리를 치환하는 것이 아니라 독립적으로 결정립계에 존재하여 charge transfer만을 발생시키는 것으로 관찰되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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