• 제목/요약/키워드: FE-Method

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Evaluations of Si based ternary anode materials by using RF/DC magnetron sputtering for lithium ion batteries

  • 황창묵;박종완
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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    • pp.302-303
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    • 2010
  • Generally, the high energy lithium ion batteries depend intimately on the high capacity of electrode materials. For anode materials, the capacity of commercial graphite is unlike to increase much further due to its lower theoretical capacity of 372 mAhg-1. To improve upon graphite-based negative electrode materials for Li-ion rechargeable batteries, alternative anode materials with higher capacity are needed. Therefore, some metal anodes with high theoretic capacity, such as Si, Sn, Ge, Al, and Sb have been studied extensively. This work focuses on ternary Si-M1-M2 composite system, where M1 is Ge that alloys with Li, which has good cyclability and high specific capacity and M2 is Mo that does not alloy with Li. The Si shows the highest gravimetric capacity (up to 4000mAhg-1 for Li21Si5). Although Si is the most promising of the next generation anodes, it undergoes a large volume change during lithium insertion and extraction. It results in pulverization of the Si and loss of electrical contact between the Si and the current collector during the lithiation and delithiation. Thus, its capacity fades rapidly during cycling. Si thin film is more resistant to fracture than bulk Si because the film is firmly attached to the substrate. Thus, Si film could achieve good cycleability as well as high capacity. To improve the cycle performance of Si, Suzuki et al. prepared two components active (Si)-active(Sn, like Ge) elements film by vacuum deposition, where Sn particles dispersed homogeneously in the Si matrix. This film showed excellent rate capability than pure Si thin film. In this work, second element, Ge shows also high capacity (about 2500mAhg-1 for Li21Ge5) and has good cyclability although it undergoes a large volume change likewise Si. But only Ge does not use the anode due to its costs. Therefore, the electrode should be consisted of moderately Ge contents. Third element, Mo is an element that does not alloys with Li such as Co, Cr, Fe, Mn, Ni, V, Zr. In our previous research work, we have fabricated Si-Mo (active-inactive elements) composite negative electrodes by using RF/DC magnetron sputtering method. The electrodes showed excellent cycle characteristics. The Mo-silicide (inert matrix) dispersed homogeneously in the Si matrix and prevents the active material from aggregating. However, the thicker film than $3\;{\mu}m$ with high Mo contents showed poor cycling performance, which was attributed to the internal stress related to thickness. In order to deal with the large volume expansion of Si anode, great efforts were paid on material design. One of the effective ways is to find suitably three-elements (Si-Ge-Mo) contents. In this study, the Si based composites of 45~65 Si at.% and 23~43 Ge at.%, and 12~32 Mo at.% are evaluated the electrochemical characteristics and cycle performances as an anode. Results from six different compositions of Si-Ge-Mo are presented compared to only the Si and Ge negative electrodes.

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고사리 뿌리 전분의 추출방법에 따른 이화학적 특성 (Physico-chemical Characteristics of Starch Extracted from the Root of Pteridium spp. according to Extraction Method)

  • 문정섭;염규생;양진호;기세현;김동원
    • 한국자원식물학회:학술대회논문집
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    • 한국자원식물학회 2019년도 추계학술대회
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    • pp.71-71
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    • 2019
  • 고사리(Ferns)는 고사리 속(Pteridium spp.)에 속하는 양치식물의 총칭으로서 우리나라에는 22과 70속 272종이 분포되어 있는 것으로 보고되었다. 고사리의 어린 순에는 가식부 100 g 당 칼슘 15.0mg, 칼륨 185.0mg 등이 함유되어 있으며 골다공증, 심혈관질환 등에 효과가 있고 식이섬유로 인해 변비 예방에도 유용한 것으로 알려져 있다. 고사리 뿌리에서 추출한 전분은 중국 및 일본 등지에서 면류나 제과용으로 이용되고 있어 고사리 재배의 부가가치를 향상시킬 수 있는 방안으로 기대되고 있다. 본 연구에서는 고사리 뿌리는 가정용믹서기로 분쇄하는 방법과 고무망치를 사용해 파쇄한 방법에서 식품첨가제로 이용되고 있는 sodium metabisulfite 등 3종의 산화방지제를 사용하여 추출한 전분의 이화학적 특성을 조사하였다. 고사리 전분의 추출 수율은 분쇄하는 방법에서 높은 경향이었고 추출용액 중에서는 sodium metabisulfite 4% 용액에서 분쇄 처리 9.5%와 파쇄 처리 8.3%로 가장 높은 수율을 보였고, ascorbic acid 침지에서는 5.1%와 5.5%로 낮은 수율을 나타냈다. 추출한 전분의 색도값에서는 파쇄하는 처리에서 L 값이 높아지고 a와 b 값은 낮아지는 경향이었고 sodium metabisulfite 4% 용액 침지에서 분쇄와 파쇄 두 방법에서 가장 높은 명도값을 보였다. 고사리 전분의 추출방법별 Ca 함량은 분쇄 처리에 파쇄 처리에서 높아지는 양상을 보였고 파쇄 후 ascorbic acid 4% 용액에서 추출하는 처리에서 0.23%로 가장 높았으며, Mg 함량도 분쇄 처리에 비해 파쇄 처리에서 경미하게 높은 양상을 보였다. 유효태 Fe 함량 또한 파쇄처리에서 높은 경향을 보였고 추출 용액중에서는 ascorbic acid 4% 용액이 0.12%의 높은 함량을 보였다. 고사리 전분의 추출방법별 호화특성에서 최고 점도는 증류수, ascorbic acid 및 sodium carbonate 추출에서는 파쇄하는 방법에서 높아지는 경향이었지만 sodium metabisulfite 추출에서는 감소하는 경향을 보였다. 강하점도는 모든 추출용액에서 분쇄 처리에 비해 파쇄 처리에서 현저하게 증가하는 양상을 보였고 치반점도는 sodium metabisulfite와 ascorbic acid 추출은 파쇄처리에서 83.9 RVU와 53.0RVU로 낮아지는 경향을 보인 반면 sodium carbonate와 증류수 추출에서는 증가하는 양상을 나타냈다. 호화시간은 분쇄 처리가 파쇄 처리에 비해 약간 늘어나는 경향이었고 추출용액 간에는 큰 차이가 없었으며 호화온도는 분쇄처리가 파쇄 처리에 비해 높아지는 결과를 나타냈으며 파쇄한 고사리 뿌리를 증류수를 이용해 추출한 전분에서 가장 낮은 $69.7^{\circ}C$의 호화온도를 보였다.

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추출방법을 달리한 미역 및 다시마 과립차의 품질 및 항산화 특성 (Quality and Antioxidant Characteristics of Granule Tea Prepared with Sea Tangle (Laminaria japonica) and Sea Mustard (Undaria pinnatifida) Powder as Affected by Extraction Method)

  • 권유리;윤광섭
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.525-531
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    • 2012
  • 본 연구에서는 해조류의 고부가가치 창출을 위하여 기호성과 상품성을 향상시킨 해조 과립차의 품질특성 및 항산화 특성을 비교 분석하였다. 미역, 다시마 미세분쇄분말을 열수 및 고압 추출한 후 동결건조하여 얻은 분말의 수율은 미역, 다시마 모두 열수 추출물에서 높았으며 알긴산 함량은 고압 추출물에서 높았다. 추출방법에 따른 미역, 다시마 과립의 흡습특성 및 알긴산 함량은 고압 추출물에서 높은 함량을 나타내었다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 유의적인 차이는 있으나 큰 차이는 없었다. 미역 과립차의 전자공여능을 비교분석한 결과 고압추출에서 높은 활성을 나타내는 반면 다시마의 과립차에서는 열수추출에서 다소 높은 활성을 보였다. 미역 과립차의 $ABTS^+$ radical 소거능은 열수추출에서 높은 활성을 보였고, 다시마 과립차의 경우 고압추출에서 높은 활성을 나타내었다. $Fe^{2+}$ chelating효과는 열수추출에서 높은 활성을 보였으며, TBARS에서는 고압추출에서 더 높은 값을 나타내었다. 관능평가에서는 미역 다시마 모두 고압추출에서 높은 기호도를 나타내었다.

Microstructure evolution and effect on deuterium retention in oxide dispersion strengthened tungsten during He+ irradiation

  • Ding, Xiao-Yu;Xu, Qiu;Zhu, Xiao-yong;Luo, Lai-Ma;Huang, Jian-Jun;Yu, Bin;Gao, Xiang;Li, Jian-Gang;Wu, Yu-Cheng
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제52권12호
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    • pp.2860-2866
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    • 2020
  • Oxide dispersion-strengthened materials W-1wt%Pr2O3 and W-1wt%La2O3 were synthesized by wet chemical method and spark plasma sintering. The field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) analysis, XRD and Vickers microhardness measurements were conducted to characterize the samples. The irradiations were carried out with a 5 keV helium ion beam to fluences up to 5.0 × 1021 ions/m2 under 600 ℃ using the low-energy ion irradiation system. Transmission electron microscopy (TEM) study was performed to investigate the microstructural evolution in W-1wt%Pr2O3 and W-1wt%La2O3. At 1.0 × 1020 He+/m2, the average loops size of the W-1wt%Pr2O3 was 4.3 nm, much lower than W-1wt% La2O3 of 8.5 nm. However, helium bubbles were not observed throughout in both doped W materials. The effects of pre-irradiation with 1.0 × 1021 He+/m2 on trapping of injected deuterium in doped W was studied by thermal desorption spectrometry (TDS) technique using quadrupole mass spectrometer. Compared with the samples without He+ pre-irradiation, deuterium (D) retention of doped W materials increased after He+ irradiation, whose retention was unsaturated at the damage level of 1.0 × 1022D2+/m2. The present results implied that irradiation effect of He+ ions must be taken into account to evaluate the deuterium retention in fusion material applications.

국산밀의 폴리페놀 산화 효소 활성과 국수 색과의 관계 (Relationship between Polyphenol Oxidase Activity and Color of White Salted Noodles Prepared from Korean Wheat Cultivar)

  • 강천식;김경훈;박종철;김경호;박광근;정영근;윤성중;박철수
    • 한국육종학회지
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    • 제43권5호
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    • pp.470-478
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    • 2011
  • 밀가루 및 국수 면대의 색깔 변화에 영향을 미치는 요인을 분석하여 소비자가 선호하는 밝은 색택의 밀가루 및 국수 제조에 적합한 품종의 육성에 유용한 간편 분석법을 확립하고자 본 연구를 수행하였다. 국산밀 25 품종을 이용하여 종실 및 밀가루 특성과 저장기간 동안 국수 면대의 밝기 변화를 조사하였다. 종실의 PPO 활성은 천립중이 낮을수록, 종실 회분과 단백질 함량이 낮을수록 낮은 경향을 나타내었다. 종실의 PPO 활성은 총 폴리페놀 함량($r=0.609^{**}$), 철 함량($r=0.655^{**}$) 과 정의 상관을 나타내었다. 단백질 함량, 총 폴리페놀 함량, 철 함량 및 밀가루 색 밝기 등의 특성이 종실의 PPO 활성과 관련이 있었으며, 종실의 PPO 활성이 높은 품종일수록 국수 면대의 저장 기간 중에 면대 색이 보다 빠르고 어둡게 변색되었다. 국수 면대 색이 밝은 국내 밀 품종 개발을 위해서는 평가 방법이 용이하고 밀가루 및 국수 색깔과 높은 상관이 있는 종실의 PPO 활성을 육종 초기 세대에 평가해야 할 것으로 생각된다.

고전압 β-산화갈륨(β-Ga2O3) 전력 MOSFETs (High Voltage β-Ga2O3 Power Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors)

  • 문재경;조규준;장우진;이형석;배성범;김정진;성호근
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제32권3호
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    • pp.201-206
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    • 2019
  • This report constitutes the first demonstration in Korea of single-crystal lateral gallium oxide ($Ga_2O_3$) as a metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor (MOSFET), with a breakdown voltage in excess of 480 V. A Si-doped channel layer was grown on a Fe-doped semi-insulating ${\beta}-Ga_2O_3$ (010) substrate by molecular beam epitaxy. The single-crystal substrate was grown by the edge-defined film-fed growth method and wafered to a size of $10{\times}15mm^2$. Although we fabricated several types of power devices using the same process, we only report the characterization of a finger-type MOSFET with a gate length ($L_g$) of $2{\mu}m$ and a gate-drain spacing ($L_{gd}$) of $5{\mu}m$. The MOSFET showed a favorable drain current modulation according to the gate voltage swing. A complete drain current pinch-off feature was also obtained for $V_{gs}<-6V$, and the three-terminal off-state breakdown voltage was over 482 V in a $L_{gd}=5{\mu}m$ device measured in Fluorinert ambient at $V_{gs}=-10V$. A low drain leakage current of 4.7 nA at the off-state led to a high on/off drain current ratio of approximately $5.3{\times}10^5$. These device characteristics indicate the promising potential of $Ga_2O_3$-based electrical devices for next-generation high-power device applications, such as electrical autonomous vehicles, railroads, photovoltaics, renewable energy, and industry.

팔라듐 옥사이드 나노구조물의 성장에서 기판 온도와 성장 시간의 효과 (Effect of Substrate Temperature and Growth Duration on Palladium Oxide Nanostructures)

  • 김종일;김기출
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권4호
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    • pp.458-463
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    • 2019
  • 팔라듐 (Pd)은 촉매 또는 유해 가스 감지물질로서 널리 활용되고 있다. 특히 자체 부피의 900배까지 수소를 흡착할 수 있는 특성 때문에 수소가스 센서로서의 다양한 연구가 이루어졌다. 본 연구에서는 팔라듐 옥사이드 (PdO) 나노구조물을 실리콘 기판 ($SiO_2(300nm)/Si$) 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 $230^{\circ}C{\sim}440^{\circ}C$ 영역에서 3시간 ~ 5시간 동안 성장시켰다. 원료물질인 Pd 파우더는 $950^{\circ}C$에서 기상화시켰고, 이송가스인 고순도 아르곤 가스를 200 sccm으로 흘려주었다. 성장된 팔라듐 옥사이드 나노구조물의 형상을 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. 그 결과 성장된 나노구조물은 PdO 상을 가지고 있었으며, 특정한 기판 온도와 성장 시간에서 나노큐브 형태의 PdO 나노구조물이 성장되었다. 특히 5시간 동안 성장된 $370^{\circ}C$ 영역에서 균일한 형태의 나노큐브 PdO 나노구조물이 성장되었다. 이러한 PdO 나노큐브는 기상-액상-고상 공정으로 성장된 것으로 판단되며, 그래핀 위에 성장되는 PdO 나노큐브 구조는 고감도 수소가스 감지 센서로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

화학적으로 합성된 그래핀 나노시트 위에서의 이산화주석 나노구조물의 성장 (Growth of Tin Dioxide Nanostructures on Chemically Synthesized Graphene Nanosheets)

  • 김종일;김기출
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권5호
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    • pp.81-86
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    • 2019
  • 금속산화물/그래핀 복합체는 고감도 가스센서 및 고용량의 이차전지와 같은 첨단 응용 분야에 활용될 수 있는 유망한 기능성 소재로 알려져 있다. 본 연구에서는 이산화주석($SnO_2$) 나노구조물을 두 영역 전기로 장치를 이용하여 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트 위에 성장시켰다. 대면적의 그래핀 나노시트는 Cu foil 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 메탄가스와 수소가스로 합성하였다. 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트는 PMMA를 이용하여 세척된 Si 기판위에 전사시켰고, $SnO_2$ 나노구조물은 그래핀 나노시트 위에 $424^{\circ}C$, 3.1 Torr 조건에서 3시간동안 성장시켰다. 합성된 그래핀의 품질과 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 확인하였다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 표면형상은 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였다. 그 결과 합성된 그래핀 나노시트는 이중층 그래핀이었고, 그래핀 위에서 성장된 산화주석은 $SnO_2$ 상을 가지고 있었다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물은 복잡한 표면형상을 나타내었는데, 이것은 Si 기판 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 nano-dots 형태인 것과 비교된다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 복잡한 형상을 갖는 것은 그래핀 표면의 기능기의 영향인 것으로 판단된다.

Polydopamine (PDA)-TiO2 코팅 유리섬유 직물을 이용한 VOCs의 저감 성능 및 항균성 연구 (Reduction of VOCs and the Antibacterial Effect of a Visible-Light Responsive Polydopamine (PDA) Layer-TiO2 on Glass Fiber Fabric)

  • 박서현;최예인;이홍주;박찬규
    • 한국환경보건학회지
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    • 제47권6호
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    • pp.540-547
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    • 2021
  • Background: Indoor air pollutants are caused by a number of factors, such as coming in from the outside or being generated by internal activities. Typical indoor air pollutants include nitrogen dioxide and carbon monoxide from household items such as heating appliances and volatile organic compounds from building materials. In addition there is carbon dioxide from human breathing and bacteria from speaking, coughing, and sneezing. Objectives: According to recent research results, most indoor air pollution is known to be greatly affected by internal factors such as burning (biomass for cooking) and various pollutants. These pollutants can have a fatal effect on the human body due to a lack of ventilation facilities. Methods: We fabricated a polydopamine (PDA) layer with Ti substrates as a coating on supported glass fiber fabric to enhance its photo-activity. The PDA layer with TiO2 was covalently attached to glass fiber fabric using the drop-casting method. The roughness and functional groups of the surface of the Ti substrate/PDA coated glass fiber fabric were verified through infrared imaging microscopy and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The obtained hybrid Ti substrate/PDA coated glass fiber fabric was investigated for photocatalytic activity by the removal of ammonia and an epidermal Staphylococcus aureus reduction test with lamp (250 nm, 405 nm wavelength) at 24℃. Results: Antibacterial properties were found to reduce epidermal staphylococcus aureus in the Ti substrate/PDA coated glass fiber fabric under 405 nm after three hours. In addition, the Ti substrate/PDA coated glass fiber fabric of VOC reduction rate for ammonia was 50% under 405 nm after 30 min. Conclusions: An electron-hole pair due to photoexcitation is generated in the PDA layer and transferred to the conduction band of TiO2. This generates a superoxide radical that degrades ammonia and removes epidermal Staphylococcus aureus.

증자 둥굴레 추출물의 3T3-L1 지방세포에서 분화억제 및 지질강하 효과 (Effects of steamed Polygonatum odoratum extract on inhibition of adipocyte differentiation and lowing lipid in 3T3-L1 adipocytes)

  • 강병태;최원경;박동철;김종국;박모라;김성옥;김미려
    • 대한본초학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.15-21
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    • 2014
  • Objectives : The purpose of this study was to investigate inhibitory effects of steamed Polygonatum odoratum extract (POE) on differentiation and adipogenesis in 3T3-L1 adipocytes. Methods : Polygonatum odoratum (P. odoratum) extract was extracted with ethyl acetate. Total phenolic and flavonoid contents in POE were measured for antioxidant activity. The spectrophotometric method was used to determine the DPPH and ABTS radical scavenging activity and ferric-reducing antioxidant potential (FRAP). MTT assay was examined for cell toxicity, oil red O staining was performed for intracelluar adipogenesis in differentiated 3T3-L1 adipocytes. Western blot analysis for measurement of CCAAT/enhancer-binding protein ${\alpha}$ ($C/EBP{\alpha}$), peroxisome proliferator-activated receptor${\gamma}$ ($PPAR{\gamma}$) and AMP-activated protein kinase (AMPK) expressions were performed. Results : The results revealed that POE has antioxidant activities. Contents of total polyphenolics and flavonoids were $50.83{\pm}1.52$ GAE mg/100g dry weight of POE and $17.05{\pm}2.47$ RE mg/100g dry weight of POE, respectively. DPPH radical scavenging activity, and FRAP in 10 mg/ml concentration were $92.1{\pm}0.6%$, $244.8{\pm}9.0{\mu}M$ Fe(II) and ABTS inhibition in 5 mg/ml concentration was $84.8{\pm}4.1%$. Treatment of POE in adipocytes inhibited the differentiation and adipogenesis of 3T3-L1 adipocytes compared to those of vehicle control. Additionally, protein expressions of $C/EBP{\alpha}$ and $PPAR{\gamma}$, major transcription factor for the adipogenic genes, were significantly decreased compared to those of vehicle control (p<0.05). Futhermore, phosphorylation of AMPK was increased in 3T3-L1 adipocytes treated with POE compared to that of vehicle control (p<0.05). Conclusions : we demonstrate that steamed P. odoratum extract (POE) has potentiating antioxidant activities, inhibits differentiation and lipid accumulation and also induces energy expenditure in adipocytes, which may contribute to antiobesity property.