• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권1호
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• pp.67-74
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• 2016

프러시안 블루 유사체(Prussian Blue Analogue : PBA)는 3차원 구조와 기공을 갖는 금속-유기골격체이며, 유기 리간드의 종류에 따라 다양한 구조를 갖는다. PBA는 바이오센서, 광학, 촉매, 수소 저장 장치 등의 분야에서 주목 받고 있으며 화학적 안정성을 가진 환경 친화적인 물질이다. 또한 다양한 크기의 미세기공을 조정할 수 있어 흡착분야에서 많이 활용되고 있다. 본 연구는 수열합성법을 이용하여 금속유기골격체인 $Mn_3[Fe(CN)_6]_2$를 합성하였다. 전구체로 $K_4[Fe(CN)_6]$와 $MnCl_2$를 사용하였고, 합성된 물질은 소성하여 망간철산화물을 생성하였다. 실험 변수로 전구용액의 pH, 전구체의 몰농도, 반응시간을 조절하여 입자의 크기와 형태에 대한 영향을 확인하였다. 합성된 다공체는 XRD, SEM, FT-IR, UV-Vis, TG/DTA에 의해 분석하였고, 여러 염료에 대한 흡착 특성을 평가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권4호
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• pp.400-404
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• 2011

폴리다이아세틸렌(polydiacetylene: PDA)은 독특한 광학적 특성, 즉 외부자극에 의하여 파란색에서 빨간색으로 색상이 변화하는 동시에 형광이 없던 상태에서 자가형광을 발현하는 특성 때문에 화학, 바이오센서로써 응용하기 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 특히, 센서의 성능에서 감지하고자 하는 물질에 대한 우수한 민감도는 매우 중요하다. 본 연구에서는 다양한 필터 사이즈를 이용하여 10,12-pentacosadynoic acid(PCDA) 베시클의 크기를 조절함과 동시에 중합온도를 조절하여 ${\alpha}$-사이클로텍스트린(CD)을 검출하여 두 가지 효과가 민감도 향상에 어떤 영향을 미치는지 조사하였다. 필터를 사용하지 않은 베시클과 0.22 ${\mu}m$로 필터한 베시클을 $25^{\circ}C$에서 고분자한 후에 ${\alpha}$-CD(5 mM)와 30분 반응하였을 때 색전이 정도(colorimetric response, CR)가 31.4%에서 74.0%로 증가하였다. 또한, 0.22 ${\mu}m$로 필터한 베시클을 $25^{\circ}C$와 $5^{\circ}C$에서 고분자한 후에 ${\alpha}$-CD(5 mM)와 30분 반응하였을 때 CR값이 74.0%에서 99.2%로 증가하였다. 이는 폴리다이아세틸렌의 크기와 고분자시 온도를 조절함으로써 민감도를 크게 증가시킬 수 있음을 보여준다. 또한, 폴리다이이아세틸렌은 감도 향상이 매우 중요한 바이오물질을 검출하는데 적용될 수 있을 것이다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.85-99
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• 2021

'꿈의 소재'로 불리는 그래핀이 4차 산업혁명 시대를 선도할 획기적인 신소재로 주목받고 있다. 그래핀은 높은 강도와 탁월한 전기 및 열 전도율, 뛰어난 광학적 투과도, 우수한 기체 차단 등 특성을 지닌다. 본 논문에서는 최근 우리 정부의 그린 및 디지털 뉴딜 정책과 코로나19 팬데믹 관련 바이오센서로도 주목받는 그래핀 기술을 분석해 국가 R&D 동향과 지식구조를 파악하고 활용 가능성을 모색한다. 이를 위해 우리나라 국가과학기술지식정보서비스에서 최근 10년간의 국가R&D 과제정보 4,054건을 수집해 그래핀 관련 과제정보 동향을 분석한다. 또 이 가운데 정부의 그린뉴딜 정책과 관련된 녹색기술분류에 해당하는 과제도 함께 분석한다. 이와 더불어 국내 전문지 e신문에서 최근 500건의 그래핀 관련 기사를 수집해 텍스트마이닝 분석을 수행한다. 이러한 국가R&D 과제정보 및 신문기사를 분석한 결과 그래핀을 소재로 한 국가 전체 R&D과제 중 과제 수가 가장 많은 분야가 고효율 2차전지기술로 나타났고, 전체 연구비에서 차지하는 비중도 1위로 가장 높았다. 이번 연구결과를 통해 향후 우리나라가 그래핀 기술개발을 선도해 전기자동차는 물론이고 휴대폰 배터리, 차세대 반도체, 5G 및 바이오센서 분야 등 전 산업군에서 세계적인 선도국으로 도약하기를 기대한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권1호
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• pp.1-12
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• 2021

본 논문에서는 레이저 유도에 의한 그래핀 합성 기술 및 이를 이용한 전기/전자 소자 제조 기술과 다양한 소자 제조 기술을 검토하였다. 최근까지 개발되고 있는 3차원 그래핀 구조 활용으로 설계된 마이크로/나노 패턴화는 효율적인 제조공정으로 인하여 많은 각광을 받고 있으며, 차세대 기판 소재로의 응용까지 다양하게 개발되고 있다. 산업에서 요구하는 실제적인 적용 연구의 예들은, 레이저의 파장대역 선택, 출력 조정 및 광 간섭 기술 응용 등의 점진적인 해결방안 논의를 통해 큰 발전 가능성을 보여주고 있다. 기존의 그래핀의 전기/전자 소자 장치로의 응용 확장성은 이미 검증된 바 있으며, 새로운 합성 방식 및 기판 적용 기술은 마이크로 패키징 기술과의 통합 운용으로, 바이오센서, 슈퍼커패시터, 다공성 전기화학 센서 등 응용분야가 매우 다양하다. 본 논문에서 소개하는 레이저 기반 그래핀 가공 기술은 가까운 미래에 휴대형 소형 전자기기 및 전자 소자에 쉽게 적용 가능하리라 사료된다.

• 공업화학
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• 제33권3호
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• pp.309-314
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• 2022

탄소점은 수 nm 크기의 탄소 기반 나노 입자로서 높은 생체 적합성, 우수한 발광 특성 등의 장점으로 인해 바이오 센서 및 바이오 이미징 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 하지만 청색광을 발광하는 대부분의 탄소점은 해당 파장의 빛이 생물학적 조직에 대해서 약한 침투성을 보여주기 때문에 생물 의학 분야에서 응용에 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 장파장 영역에서의 형광을 방출하는 탄소점 개발의 필요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 p-페닐렌다이아민에 염산을 첨가하여 산화 후 중합시킴으로써 장파장 빛을 발광하는 탄소점을 획득할 수 있었다. 이때 염산의 양에 따라 탄소점의 화학적 구조가 영향을 받음을 적외선 분광과 X-선 광전자 분광 분석을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 탄소점의 화학적 구조 변화는 이들의 흡광, 형광, 그리고 형광 수율에 영향을 끼쳤다. 이 연구는 장파장을 가지는 탄소점을 합성함에 있어서 영향을 주는 인자 (산)에 대한 이해를 높일 수 있었으며 이를 기반으로 바이오 센서 등의 다양한 생물의학 분야에 높은 응용 가능성을 가지는 효과적인 탄소점의 설계가 가능할 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.413-418
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• 2021

높은 유효 표면적을 갖는 나노소재는 고감도 가스센서와 바이오센서 및 높은 촉매효율을 구현하는 기능성 소재로 활용되고 있다. 본 연구에서는 Ti Sheet와 Urea를 이용하는 Chemical Bath Deposition(CBD) 공정으로 기판에 수직한 방향으로 성장하는, 높은 유효 표면적을 갖는 3차원 나노벽 유사구조의 Titanate Sheet를 합성하였다. CBD 공정에서 합성온도 및 합성시간 등을 조절하여 3차원 나노벽 유사구조의 최적 합성조건을 탐색하였다. 합성된 3차원 나노벽유사구조의 Ammonium Titanate를 공기 중에서의 열처리 공정을 통하여 다양한 용도로 활용되는 TiO2 3차원 나노벽유사구조로 변환시켰다. 연구결과 3차원 나노벽 유사구조의 Ammonium Titanate가 균일하게 성장되는 CBD 합성온도는 90 ℃이었고, 550 ℃ 이상에서 3시간 열처리하였을 경우, 3차원 나노벽 유사구조의 TiO2 상으로 변환되었다. 특히 700 ℃에서 열처리하였을 경우, Rutile 상이 우세한 TiO2 3차원 나노벽 유사구조를 얻을 수 있었다. 하지만 700 ℃의 열처리에서는 3차원 나노벽의 가장자리가 손상되는 현상이 발생하였다.