혈중 성분, 또는 생체 시료와 빛의 상호작용에 관한 연구는 비침습적 정량분석, 또는 생체 조직의 상태 분석의 가능성을 의미하므로 많은 분야에서 연구가 진행되고 있다. 최근에는 원적외선 검출소자가 급속히 개발됨에 따라 원적외선(8~15$mu extrm{m}$)영역에서의 생체 시료 및 성분들의 정량적인 분석과 영상에 관한 연구가 큰 주목을 받고 있다. 그중 혈중 Glucose 성분의 정량분석에 관한 연구는 여러가지 분광법-특히 NIR 영역에서 흡수, 투과, ATR, NMR 등-으로 활발히 연구되고 있으며$^{1)}$ , 최근에는 FIR 영역에서 혈중 성분들이 특정한 흡수 봉우리를 가지고 있음이 확인되어 이 영역에서의 분광법과 정량 분석에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 혈중 성분들의 원적외선 영역에서 빛과의 상호작용인 흡수 spectrum을 측정하여 정량분석에 대한 가능성을 확인하였다. 생체를 이루는 가장 기본인 물에 대한 흡수 spectrum의 연구를 먼저 수행하였고, 혈중 성분중 Glucose, Hb, Albumin 등의 수용액을 농도별로 흡수 spectrum측정을 하였다. (중략)
Poly(3-alkythiophene)은 온도에 따라 전기적 광학적인 성질의 현저한 변화가 관측되었다. poly(3-alkylthiophene)의 전기전도도는 온도가 상승함에 따라 증가하지만 최대치를 유지한 후 용융점에서 단게적으로 감소한다. 가열과 냉각과정 동안 전기전도도의 온도의존성에서 hysteresis가 관측되었다. 이 변칙은 carrier확산에 따른 분자구조 변화의 강한 영향인 것으로 생각된다. 흡수 spectrum 또한 상전이에서 급격히 변화한다. poly(3-alkylthiophene)의 흡수 peak는 액체상태에서 가열하면 energy는 높게 이동한다. 그러나 흡수 edge의 이동은 비교적 작다. 그렇지만 고체-액체 상전이에서 흡수 edge는 energy가 높은 쪽으로 이동한다. 이러한 현상은 고체-액체 상전이에서 poly(3-alkylthiophene)의 구조가 현저하게 변화하고 있는 것으로 설명되며 공역 길이가 짧게되는 것은 큰 구조 변화에 의해 공역계의 평면성 감소에 의한 결과로 생각한다.
우리는 외부공진분광법을 이용하여 $^{13}$C$_2$H$_2$ 분자의 회전-진동전이의 V$_1$+V$_3$ 밴드 P(16)전이선의 포화흡수신호를 관측하고, 이 포화 흡수 스펙트럼을 이용하여 1550 nm 영역에서 반도체 레이저 주파수 안정화를 수행하였다. 측정된 포화흡수 스펙트럼의 크기는 선형 흡수에 대해서 약 7%이고, 선폭은 약 1.8 MHz로 측정되었다. 반도체 레이저 주파수를 $^{13}$C$_2$H$_2$ 분자P(16) 전이선에 안정화했을 때 안정화된 레이저의 상대주파수 흔들림은 게이트 시간 0.1 s에서 약 $\pm$20 KHz로 측정되었다.
분자들의 전자 흡수스펙트럼에 영향을 주는 분자 핵 운동은 이론적으로 양자동역학적 시간상관함수로 표현된다. 본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 양자화학적 계산등의 순 이론적 계산을 이용해 고전역학적 시간상관함수를 구하고 두 가지의 준고전역학적 근사방법으로 양자동역학적 시간상관함수를 얻었다. 또한 이차 축적전개 근사식을 이용하여 액체상에 있는 nile blue 색소분자의 전자전이 흡수스펙트럼을 얻었다. 계산 결과는 실험에서 얻은 스펙트럼과 비교적 잘 일치하였으며, 실험 결과와의 비교를 통해, 본 계의 용매화 동역학의 시간 척도는 1ps 보다 길며 색소분자에 인접한 용매분자들이 용매화에 영향을 주는 주 성분임을 확인하였다.
알부민 수용액(pH 7)에 대한 초음파 흡수 메카니즘을 규명하기 위해 주파수 $0.2{\sim}1,000\;MHz$에 걸쳐 흡수특성측정을 하였다. 관측된 단백질 알부민 수용액의 흡수스펙트럼은 David-Cole함수의 거울상으로 가정한 완화시간의 분포함수와 일치하였다. 이 분포함수는 BSA분자의 수화평형에 의한 것이고 수화평형에 의해 넓은 주파수영역에 걸쳐 완화현상이 일어난다.
Methylene blue(MB$^+$)와 tetraphenylborate(TPB$^-$)이 공존하는 묽은 수용액에서 MB+만의 흡수스펙트럼보다는 장파장 쪽에서 스펙트럼의 변화를 관찰하고, 이를 나타내는 화학종에 관한 연구를 흡수분광법으로 수행하였다. 소수성이 큰 이들 두 이온의 물의 구조를 덜 깨뜨리려는 힘에 의하여 이온쌍으로 되고 더 나아가 전자밀도가 높은 TPB$^-$로 부터 전자가 옮겨진 전하이동 착물이 그것일수도 있다. 그러나 MB$^+$만의 최대 흡수 파수를 기준으로 1,000cm$^{-1}$ 만큼 높고 낮은 두 흡수띠를 보였으므로 중이온쌍, (MB-TPB)$_2$가 새로운 흡수를 보이는 주된 화학종으로 생각되었다.
$ClO_{2(aq)}$ 분석 방법 중 하나인 UV 흡수법은 여러 염소종이 함유된 용액에서는 흡수 파장 겹침 현상으로 분석에 어려움이 있다. 이러한 문제를 극복하고자 UV 파장 분해법을 이용한 다양한 염소종이 함유된 용액의 $ClO_{2(aq)}$ 농도 정량법을 제안하였다. UV 파장 분해법을 이용한 $ClO_{2(aq)}$ 농도 값은 적정법을 이용한 $ClO_{2(aq)}$ 농도 값과 10%내에서 일치하였다. 따라서 다양한 염소 종들이 포함된 시료에서도 제안된 UV 파장 분해법을 적용한다면 $ClO_{2(aq)}$의 선택적 분석이 가능하다는 것을 알 수 있었다.
소의 수정체의 광투과, 흡수 Spectrum을 Spectrophotometer로 200-800nm 영역에서 측정하였다. 자외선 A-B선 모두 흡수되고 400nm 영역에서 광투과 edge가 나타나고, edge 영역보다 큰 파장에서는 완전투과형 filter가 되었다. 특히 $4^{\circ}C$-$60^{\circ}C$온도에서 광흡수 투과율의 온도조성은 없었다. 박막 설계로부터 long-pass edge filter형인 $n_0/(0.5H)L(LH)^6(0.5H)/n_s$와 $n_0{\mid}(0.5LH0.5L)^kL/1.25{\mid}4.0$ 박막 구조가 소의 수정체 광투과 Spectrum과 일치함을 알 수 있었다. 인공수정체, 안내렌즈의 설계시 박막구조 설계를 추가함으로써 자외선 차단 역할을 할 수 있다.
결맞음 광원과 원자의 상호작용으로 원자의 에너지 준위간에 원자결맞음(atomic coherence)이 발생하고, 이러한 원자결맞음으로 많은 새로운 현상들이 나타난다. 흥미로운 원자결맞음 현상의 대표적인 예가 전자기 유도 투과(EIT)와 전자기 유도 흡수 (EIA) 현상이다. 특히, F'=F+1 의 축퇴된 2준위 원자와 레이저가 상호 작용할 때 공명주파수에서 조사광의 흡수신호가 급격히 증가하는 전자기 유도 흡수 현상을 관측할 수 있다. (중략)
1895년에 발견된 X-ray는 현재 의료 분야 뿐 아니라 광범위한 분야에 이용되고 있다. 방사선의 발견 이 후 사람들은 방사선피폭의 위험성을 인식하게 되었고 방사선 피폭을 낮추기 위한 노력의 일환으로 방사선 방어에 관한 원칙을 권고하였다. 이 권고안에서는 모든 불필요한 피폭은 방지되어야 하고, 모든 선량은 적용 가능한 한 낮게 유지해야 한다는 두 가지의 방사선 방어 기본 개념을 포함하고 있다. 현재 임상의 일반검사실에서는 차폐를 위하여 납(Pb)을 사용하고 있지만 인체에 치명적인 납 중독의 문제점을 가지고 있어 대체 물질이 제시되었고 그 중에 텅스텐이란 물질이 제시되었다. 이에 본 연구에서는 인체에 유해하지 않는 텅스텐의 연속 X선 에너지 영역에서 두께에 따른 흡수 스펙트럼을 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 모의 추정하였고, 납의 흡수 스펙트럼과 비교하고자 하였다. 모의 추정을 한 결과 납 보다 텅스텐이 전체적인 영역에서 흡수 확률이 더 높은 것으로 확인하였으며, 특히 70 keV ~ 90 keV에서는 텅스텐이 납보다 탁월하게 높은 흡수효율을 보여 텅스텐이 고에너지 진단 영역의 X-ray 에너지 차폐에 더 유용할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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