• 제목/요약/키워드: Electrokinetic effect

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Effects of Ionic Strength in the Medium on Sample Preconcentration Utilizing Nano-interstices between Self-Assembled Monolayers of Gold Nanoparticles

  • Nguyen, Ngoc-Viet;Wu, Jian-Sheng;Jen, Chun-Ping
    • BioChip Journal
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    • 제12권4호
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    • pp.317-325
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    • 2018
  • This paper investigated the effects of ionic strength in the medium on a preconcentrator for a protein sample with low concentration. The preconcentration chip was designed and fabricated using a polydimethylsiloxane replica through standard lithophotography. A glass substrate is silanized prior to functionalizing the nanoparticles for self-assembly at a designed region. Due to the overlap of electrical double layers in a nanofluidic channel, a concentration polarization effect can be achieved using an electric field. A nonlinear electrokinetic flow is induced, resulting in the fast accumulation of proteins in front of the induced ionic depletion zone, so called exclusion-enrichment effect. Thus, the protein sample can be driven by electroosmotic flow and accumulated at a specific location. The chip is used to collect fluorescein isothiocyanate-labeled bovine serum albumin (FITC-BSA) diluted in phosphate-buffered saline (PBS) buffer solution. Different concentrations of the buffer media were studied herein. Fluorescence intensity images show that the buffer concentration of 4 mM is more appropriate than all the other ones. The sample of FITC-BSA with an initial concentration of $10{\mu}M$ in the 4 mM PBS solution increases its concentration at the desired region by up to 50 times within 30 min, demonstrating the results in this investigation.

일반적 Helmholtz-Smoluchowski 원리에 따른 중공사 미세기공 채널에서의 계면동전기 흐름전위에 관한 실험연구 (Experimental Study on Electrokinetic Streaming Potential in Micropore Channels of Hollw-Fiber Based on General Helmholtz-Smoluchowski's Principle)

  • 전명석;조홍일
    • 멤브레인
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    • 제12권1호
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    • pp.41-50
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    • 2002
  • 하전된 마이크로채널의 전기이중층에서 계면동전기 흐름에 의해 발생되는 흐름전위는 일반적 Helmholtz-Smoluchowski 관계식으로부터 중공사 멤브레인 기공의 제타전위를 결정하는데 적용된다. 흐름전위는 실제 운전상황이나 물리화학적 조건에서의 표면특성 및 기공과 입자간 상호작용에 대한 유용한 실시간 정보를 제공함이 알려져 있다. 무리화학적 인자들이 주공사에 의한 여과에 미치는 영향을 투과플럭스와 흐름전위의 동시적 모니터링으로 고찰하였다. 특히, 본 연구에서는 중공사의 위치에 따른 흐름전위를 측정함으로써 중공사 길이 방향과 멤부레인 오염 진행에 따라 달라지는 케이크층 효과를 규명하는 실험방법을 다루었다. 실험결과, 입자농도가 증가할수록 투과플럭스는 감소하나 흐름전위는 증가하였다. 입자농도가 증가하면서 케이크층 성장은 활발하지만 쌓인 하전 입자들의 표면전하 효과로 흐름전위는 증가한 것이다. 용액의 이온화 세기를 KCI 0.1 mM에서 10mM로 증가하면 투과플럭스와 흐름전위가 함께 감소하였다. 이는, 이온화 세기의 증가로 라텍스입자 주위의 Debye 길이 감소로 치밀한 케이크층이 형성되고, 전기이중층의 얇아진 확산층에 의한 이온흐름의 약화로 흐름전위는 감소한 것을 판단된다.

지전류 모니터링 기반 지진 감지 가능성 연구 (A Study on the Possibility of the Earthquake Detection based on Telluric Current Monitoring)

  • 노명근;이희순;안태규;전서강;정호준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제22권3호
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    • pp.107-115
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    • 2019
  • 최근 발생하는 경주 및 포항 일대의 지진으로 지진 감지 연구의 중요성이 높아지고 있다. 보통 지진 활동 과정에서 막대한 양의 에너지가 축적되므로 지구물리학적 관측 값의 변화가 발생한다. 지진발생 전 혹은 동시에 압전 효과(piezoelectric effect) 및 동전기 효과(electrokinetic effect) 등에 의해 지전류의 변화가 예상 가능하며, 이러한 변화치가 통상적인 지전류 잡음수준을 넘어서는 크기로 발생된다면, 지진과 관련된 전기장의 변화를 측정가능하게 된다. 본 연구에서는 지전류를 상시 모니터링 할 수 있는 지전류 모니터링 시스템을 자체 개발하고 현장 검증하였다. 지전류 모니터링 시스템의 현장 검증을 위해 포항시 일대에서 동서 방향 40 m, 남북 방향 28 m로 측선을 설치하였다. 약 1개월간 1 kHz 샘플링의 지전류 데이터를 모니터링 하였고, 관측 기간 동안 발생한 국내 지진을 토대로 지진 신호(signal)와 주변 전기적 잡음(noise)의 자료 처리를 통해 비교 분석하였다. 측정된 시계열 자료로부터 지진과 관련된 유의미한 신호가 포착되는지 검토하였으며, 본 연구를 통해 향후 지속적인 연구의 방향을 제시하고자 한다.

저투수성 지반의 전단강도 증가를 위한 동전기 주입 기법의 적용성 (Application of Electrokinetic Injection Method for Increasing Shear Strength of Low Permeable Soil)

  • 김수삼;한상재;김기년
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권5호
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    • pp.5-12
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    • 2006
  • 본 연구에서는 점토질 지반의 강도를 증진시키기 위해, 일련의 동전기 현상을 이용한 주입 실험을 수행하였다. 이를 위해 실내 Bench scale 실험을 실시하여 적용성을 파악하였다. 또한 확산의 영향에 의한 지반개량효과를 파악하기 위해 실험 종료 후 5일 간격으로 25일 동안 데인 실험을 실시하여 강도증진효과를 파악하였으며, 처리기간에 따른 영향을 고려하기 위해 5일 간격(5, 10, 15, 20, 25)으로 처리기간을 설정한 후 동전기 주입 실험을 실시하였다. 주입제 종류에 따른 실험결과, 초기 강도치와 비교하여 약 $2\sim7$배 정도의 강도증진효과가 발생하였으며, 특히 양극에 규산나트륨을 주입하고 음극에 인산을 주입한 경우 약 7배 정도의 강도증진효과가 발생하였다. 또한 확산과 함수비 감소에 따른 강도값을 분석해본 결과 시간경과에 따라 강도 값이 일정한 값으로 수렴하는 양상을 띠었으며, 함수비 감소에 의한 강도 증가치 보다 동전기 주입과 확산에 의한 영향으로 발생되는 강도증가치가 약 $700\sim1000%$ 높게 나타났다. 처리기간에 따른 실험결과, 처리기간이 증가함에 따라 동전기 주입에 의한 강도증진효과가 크게 나타났으며, 함수비 감소에 의한 강도증가치보다 대략 $3\sim4$배 정도 높게 나타남을 파악할 수 있었다.

동전기 주입에 의한 점성토의 강도증가 특성 (Characteristic of Strength Increase in Clayey Soil by Electrokinetic Injection)

  • 김기년;김종윤;한상재;김수삼
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.910-915
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    • 2005
  • In this study a series of tests(bench scale test) are carried out for increasing in strength of clayey soil by EK-Injection method. In addition, the effects of strength increase in the treated sample are measured by operating the vane shear test device during 25 days at 5 days intervals in order to estimate the effect of ground improvement caused by diffusion. The test results show that the strength increase was developed approximately double to 7 times in comparison to initial shear strength, and outstanding strength increase was created as much as 7 times while injecting the sodium silicate and phosphoric acid in anolyte and catholyte. In addition, the measured shear strength with the influence of diffusion and reduction of water-content had a tendency to converge in constant value in proportion to elapsed time. As a result of this study, strength increment developed by the influence of EK-Injection and diffusion rather than the reduction of water-content were high as 1000% on average

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납으로 오염된 철성분 함유토의 동전기 정화 특성에 세척제가 미치는 영향 (The Effect of Flushing Solutions on ElectroKinetic Remediation of Ferrous Soil Contaminated by Lead)

  • 김수삼;김병일;한상재;김정환
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제9권1호
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    • pp.54-62
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    • 2004
  • 본 연구에서는 납으로 오염된 유기물과 철성분이 다량 함유된 철성분 함유토에 대한 정화 효율을 향상시키기 위해 세척제로 산, 킬레이트제 및 계면활성제를 사용하여 동전기 정화실험을 실시하였다. 실험결과 주입되는 세척제의 pH가 낮을수록 양극(兩極)저수조의 pH는 더 빠른 시간에 정상상태 값에 도달하였으며, 전압 분포의 경우 세척제 종류에 따른 차이는 크게 나타나지 않았고, 주입용액의 농도가 증가함에 따라 (+)극으로부터 정규화된 거리인 0.9지점에서의 전압은 더 크게 나타나는 경향을 보였다. 또한, 음이온성 계면활성제인 SDS가 가장 높은 잔류 납농도 분포를 보였다. 세척제 농도의 경우 1 mM의 Acetic acid에서 가장 양호한 정화효율을 보였지만, 아세트산의 농도 변화는 철성분 함유토(Ferrous soil)의 동전기 정화 효율에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

전자종이 제작을 위한 FULLERENE/POLYSTYRENE microparticles의 움직임연구 (Studies on electrokinetic motion of FULLERENE/POLYSTYRENE microparticles in liquid crystal medium for electronic paper displays)

  • 김미영;김건지;김성민;조은미;;정준호;지승훈;이명훈;이승희;이기동
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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    • pp.341-342
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    • 2008
  • The dynamics of nano particles in LC medium under an external electric field is of theoretical and technological interest. In this work, the dynamical characteristics of fullerene $(C_{60})$ particles in liquid crystal (LC) medium under dc electric field have been investigated. This effect was studied for homogeneously aligned nematic LC cells driven by in-plane field. The $C_{60}$ was found to be aggregated in a form of cluster inside the LC medium. Hence polystytene was used to protect the aggregation of $C_{60}$ in LC medium. When the electric field was applied, the fullerenes start to move in direction of applied electric field. The density of $C_{60}$'s particles at the electrodes increase with increase in the value of applied electric field. The dynamical motions of fullerene $(C_{60})$ particles in liquid crystal (LC) suggest that fullerene can be designed for electrophoretic displays (i.e., electronic ink).

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Surface Chemical Aspects of Coagulation, Deposition, and Filtration Processes: Variation of Electrokinetic Potential at Metal Oxide-Water and Organic-Water Interfaces in the $Na^+$ and $Ca^{2+}$ Ion Solutions

  • Kim, Sung-Jae
    • Environmental Sciences Bulletin of The Korean Environmental Sciences Society
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    • 제4권3호
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    • pp.173-183
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    • 2000
  • This study measured the zeta potential of both latex colloidal particles with carboxylate surface groups and glass beads (collectors) with silanol surface group employing various solution with different chemical characteristics. The results have been compared with the surface chemistry theory. The zeta potential of the particle and collector increased with increasing pH up to 5.0 regardless of the solution chemistry. For a monovalent electrolyte solution(sodium chloride solution) the zeta potential steadily increased until the pH reached 9.5. In contrast, little change in zeta potential was made between 5.0 and 9.5 for a divalent electrolyte solution (sodium chloride solution) the zeta potential steadily increased until the pH reached 9.5. In contrast, little change in zeta potential was made between 5.0 and 9.5 for a divalent electrolyte solution (calcium chloride solution). In other words, the more the pH decreases, the larger the effect of neutral salts, such as NaCl and CaCl$_2$, have on the ζ-potential values. In this study, the PZPC(point of zero proton condition) of the particle and collector occurred below a pH of 3.1, H(sup)+ and OH(sup)- acted as a PDI (potential determining ion), and Na(sup)+ acted as an IDI(indifferent ion). The magnitude of the negative ζ-potential values of the particle and collector monotonically increased as the concentrations of Na(sup)+ or Ca(sup)2+([Na(sup)+] or [Ca(sup)2+]) decreased (the values of pNa or pCa increased). In the case of latex particles, the ζ-potential should aproach zero (isoelectric point; IEP) asymptotically as the pNa approaches zero, while in the case of calcium chloride electrolyte, ζ-potential reversal may be expected to occur around 3.16$\times$10(sup)-2MCaCl$_2$(pCa=1.5). pH, valance and ionic strength can be used in various ways to improve the water treatment efficiency by modifying the charge characteristics of the particle and collector. Predictive capability is far less certain when EDL(electrical double layer) repulsive forces exist between the particle and collector.

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Schiff Base Co(II) 착물이 변성된 유리질 탄소전극에서 산소 환원의 전기촉매 효과 (Electrocatalytic Effect of Dioxygen Reduction at Glassy Carbon Electrode Modified with Schiff Base Co(II) Complexes)

  • 성정섭;채희남;최용국
    • 분석과학
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    • 제11권6호
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    • pp.460-468
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    • 1998
  • $SOPDH_2$, $SNDH_2$, $EBNH_2$, $PBNH_2$ Schiff base 리간드와 이들의 [$Co(II)(SND)(H_2O)_2$], [$Co(II)(SOPD)(H_2O)_2$], [$Co(II)(EBN)(H_2O)$], [$Co(II)(PBN)(H_2O)$] 착물들을 합성하였다. Co(II) 착물들에서 Schiff base 리간드와 Co(II)의 몰 결합 비는 1:1로 주어졌으며 6배위 결합을 합성하였다. Co(II) 착물이 수식된 유리질 탄소전극을 사용하여 1 M KOH 수용액에서 산소 환원 반응을 순환 전압전류법으로 알아보았다. Schiff base Co(II) 착물이 수식된 전극에서의 산소의 환원 전류는 알몸 유리질 탄소전극에서 보다 더 증가하였고 환원 전위는 양전위 방향으로 더 이동하였다. 산소 환원 반응에 관여한 전자수와 교환 속도 상수 값은 순환 전압전류 곡선으로부터 구하였다. 산소 환원 반응경로는 최종 생성물이 $H_2O_2$로 가는 $2e^-$ 전이 반응을 나타내었으며 촉매가 수식된 전극에서의 교환 속도 상수는 알몸전극의 값에 비해 약 2~10배 정도 증가하였다.

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