• Composites Research
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• v.32 no.6
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• pp.388-394
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• 2019

Inherited the excellent electrical and mechanical properties based on the low dimensional structure of graphene, three-dimensional graphene nanostructures have gathered great attention as electrochemical energy storage electrodes owing to their high porosity and large specific surface area. Also, having the catecholamine structure, dopamine has been regarded as a multifunctional material to possess high affinity to various organic/inorganic materials and to modify a hydrophobic surface to a hydrophilic one. In this work, through coating dopamine on the three-dimensional graphene nanostructure, we tried to increase the specific capacitance by enhancing the wettability with electrolyte and to improve the mechanical compressive property by strengthening the nano-architecture. As a result, the dopamine-coated nanostructure exhibited significant improvement on the specific capacitance (51.5% increase) and compressive stress (59.6% increase).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.223.1-223.1
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• 2015

본 연구에서는 지름이 다른 두 개의 디스크가 적층된 구조를 갖는 금 나노 구조체를 제작하고 그 광학적 특성에 대해 연구하였다. 나노임프린팅을 통하여 패턴된 폴리머 포어 어레이에 금 박막을 증착하고, 포어 내부에 증착된 금 나노구조체를 선택적으로 수거하는 방법을 이용하였다 [1]. 특히 금 증착 시, 빗각으로 증착 (oblique-angle deposition)을 하여 지름이 다른 두 개의 디스크가 적층되어 있는 구조를 형성하는 것이 가능하였다. 증착 각도의 조절을 통해 적층된 두 디스크의 지름 비율을 변화시킬 뿐만 아니라, 2차원 디스크 형태의 나노구조체부터 3차원 디쉬 형태의 구조체도 제작이 가능함을 확인하였다. 제안된 하향식 나노공정을 통하여 합성된 금 나노구조체를 이용하여 광열 전환(photothermal heat conversion)과 광 간섭성 단층 (optical coherence tomography) 측정을 진행하였고, 서로 다른 두 개의 디스크가 적층된 형태의 금 나노구조체는 상용 금 나노로드 (Au nanorod) 보다 높은 광 열 전환 효율을 갖을 뿐 아니라 우수한 OCT 이미징 특성을 보였다. 광열 전환 및 OCT 이미징 실험 결과는 각각 플라즈모닉 나노구조의 광흡수, 광산란 특성에 기반하므로, 본 연구를 통하여 제안된 금 나노구조체는 광흡수 및 광산란을 기반한 바이오이미징 나노프로브로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 전망된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.232.1-232.1
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• 2015

흑연 박리를 통해 형성된 탄소나노플레이트를 탄소나노튜브 합성을 위한 지지체로 적용하여 탄소나노플레이트 위에 직접 탄소나노튜브를 합성함으로써 3차원 구조의 탄소나노튜브/탄소나노플레이트 나노혼성체를 합성하였음. 흑연의 박리를 통해 탄소나노플레이트를 제조하기 위해서 층간화합물 삽입과 열처리를 통해 팽창흑연을 제조하고, 물리적 분쇄 과정과 액상 고압균질기 방법을 통해 두께 30nm 이하, 수 마이크론 크기의 탄소나노플레이트를 제조하고 동결건조 방법으로 탄소나노플레이트를 제조하였음. 제조된 탄소나노플레이트 상에 탄소나노튜브 합성을 위해서 탄소나노플레이트 표면처리 공정을 적용하였는데, 표면처리 방법 및 물질에 따라 금속 촉매의 담지량 및 담지 형상이 결정되어 합성되어지는 탄소나노튜브의 합성 수율과 합성된 탄소나노튜브의 형성이 다르게 나타났다. 표면처리 방법으로는 산처리방법, 흡착성 고분자 처리법, 무전해 도금법, 무기산화물 처리법이 적용되었다. 또한 담지되는 촉매 종류 및 함량, 조촉매 적용에 따라 탄소나노튜브 합성 거동을 분석하여 최적 촉매시스템을 구축하여 촉매담지체 질량 대비 700% 이상의 고수율의 탄소나노튜브/탄소나노플레이트 혼성체 합성법을 개발하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.414-414
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• 2014

박막 태양전지의 광흡수를 증가시키기 위한 방법으로 나노 사이즈의 구조체를 이용하는 방법들이 주목받고 있다. 나노 구조체로 인한 광 산란 효과는 광 흡수층에서 빛의 흡수를 높여 태양전지의 변환효율을 높일 수 있다. 3차원 구조체를 제작하는 기존의 방법들은 대면적 기판에 적용이 어렵고, 비용적 측면 등의 문제점들이 있다. 본 연구에서는 대면적화가 가능한 나노 임프린트 리소그래피 방법을 이용하여 Ag nano rod 패턴을 제작하였다. 임프린트 공정 중 UV 조사시간, 가해지는 하중, 기판온도 등의 변수들과, 건식 이온 식각 시 변수들을 조절하여 최적화된 3차원 rod 패턴을 형성할 수 있었다. 그림 1은 형성된 Ag rod 패턴의 SEM 측정 사진이다. 전극 폭 300 nm, 간격 300 nm로 제조된 rod는 Ag의 두께를 조절함으로써 전기, 광학적 특성을 조절할 수 있었다. 3차원 Ag nano rod를 박막 태양전지의 전, 후면 전극으로 사용하여 태양전지의 특성변화를 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.265-265
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• 2015

Zinc Oxide 층은 역구조 유기 태양전지(Inverted Organic Photovoltaics, IOPV)에서 전자 수집 층으로 사용되는데, 전자 수집 및 전기 전도도 증가를 위하여 일반적으로 3차원 나노 구조체 및 양이온이 도핑된 Zinc Oxide 층이 사용된다. 본 연구에서는 저온 3차원 나노 구조체 및 음이온이 도핑된 Zinc Oxide 층을 적용하였으며, 그 결과 전자 수집 향상, 전기 전도도의 증가에 의하여 광전변환 효율(Power Conversion Efficiency, PCE)이 향상됨을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.56 no.5
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• pp.705-710
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• 2018

An electrochemical glucose sensor with enzyme-free was fabricated using Pt nanoparticles (Pt NPs) decorated CuO nanoflowers (CuO NFs). 3-D CuO nanoflowers film was directly synthesized on Cu foil by a simple hydrothermal method and Pt NPs were dispersed on the petal surface of CuO NFs through electrochemical deposition. This prepared sample was noted to Pt NPs-CuO NF. Morphology of the Pt NPs-CuO NFs layer was analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The electrochemical properties and sensing performances were investigated using cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) under alkaline condition. The sensor exhibited a high sensitivity, wide liner range and fast response time. Its excellent sensing performance was attributed to the synergistic effect of the Pt NPs and CuO nanostructure.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.9
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• pp.502-507
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• 2016

Vanadium dioxide, $VO_2$, is a thermochromic material that exhibits a reversible metal-insulator phase transition at $68^{\circ}C$, which accompanies rapid changes in the optical and electronic properties. To decrease the transition temperature around room temperature, a number of studies have been performed. The phase transition temperature of 1D nanowire $VO_2$ with a 100 nm diameter was reported to be approximately $29^{\circ}C$. In this study, 1D or 2D nanostructured $VO_2$ was grown using the vapor transport method. Vanadium dioxide has a different morphology with the same growth conditions for different substrates. The 1D nanowires $VO_2$ were grown on a Si substrate ($Si{\setminus}SiO_2$(300 nm), whereas the 2D & 3D nanostructured $VO_2$ were grown on an exfoliated graphene nanosheet. The crystallographic properties of the 1D or 2D & 3D nanostructured $VO_2$, which were grown by thermal CVD, and exfoliated-transferred graphene nanosheets on a Si wafer which was used as substrate for the vanadium oxide nanostructures, were analyzed by Raman spectroscopy. The as-grown vanadium oxide nanostructures have a $VO_2$ phase, which are confirmed by Raman spectroscopy.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.32 no.2
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• pp.51-54
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• 2022

The physical properties of the noble metal current-collector used for fuel cells are greatly influenced by the material porosity. Therefore, increasing the porosity of the material studies has attracted much attention. One of the most representative strategies is to use porosity additives in sintering materials. The conventional porosity additive had a threedimensional structure of a spherical powder. In this study, porosity additive with 2-dimensional (2D) nanosheet was used to decrease the sintering density of Ag current-collector and its effect was confirmed. As a 2D layered structure material, 1 nm-thick RuO₂ nanosheets were used as porosity additives.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.1
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• pp.25-29
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• 2012

The properties of carbon nanotube-metal hybrid nanostructures are critically dependent on the structure and chemistry of the metal-carbon nanotube interface. In this study, the interface between nickel and multi-walled carbon nanotubes (CNTs) has been investigated using physical vapor-deposited (sputter-deposited) nickel onto the surface of freestanding carbon nanotube arrays processed by nano-imprint lithography (NIL). These interfaces have been characterized by transmission electron microscopy and 3D atom probe tomography. In the nickel nanocrystals growing on the CNT surface, a metastable hexagonal $Ni_3C$-types phase appears to be stabilized. The structural stability of the nickel-CNT interface is also discussed and related to potential implications for the properties of these nanocomposites.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.56 no.6
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• pp.819-825
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• 2018

Porous nanofibers comprising hollow ${\alpha}-Fe_2O_3$ nanospheres were prepared by applying both template method and Kirkendall diffusion effect to electrospinning process. During heat-treatment processes, the solid Fe nano-metals formed by initial heat-treatment in the carbon matrix were converted into the hollow structured ${\alpha}-Fe_2O_3$ nanospheres. In particular, PS nanobeads added in the spinning solution were decomposed and formed numerous channels in the composite, which served as a good pathway for Kirkendall diffusion gas. The resulting porous nanofibers comprising hollow ${\alpha}-Fe_2O_3$ nanospheres were applied as an anode material for lithium-ion batteries. The discharge capacities of the nanofibers for the 30th cycle at a high current density of $1.0A\;g^{-1}$ was $776mA\;h\;g^{-1}$. The good lithium ion storage property was attributed to the synergetic effects of the hollow ${\alpha}-Fe_2O_3$ nanospheres and the interstitial nanovoids between the nanospheres. The synthetic method proposed in this study could be applied to the preparation of porous nanofibers comprising hollow nanospheres with various composition for various applications, including energy storage.