• Title/Summary/Keyword: Fluorescence quenching

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$Tb^{3+}$를 첨가한 Borosilicate 유리속에서 일어나는 에너지 전달과 Cross-Relaxation (Energy Transfer and Cross-Relaxation in $Tb^{3+}$-doped Borosilicate Glasses)

  • 김중환;문병기;오학태;김학수;윤수인;서효진;설정식
    • 한국광학회지
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    • 제1권2호
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    • pp.149-154
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    • 1990
  • $Tb^{3+}$이온을 첨가한 borosilicate 유리속에서 일어나는 에너지전달을 연구하기 위하여 $Tb^{3+}$이온의 농도에 따른 형광방출의 세기 및 $^5D_3$$^5D_4$ 준위의 형광수명시간을 측정.분석하였다. $Tb^{3+}$이온농도가 증가하면 cross-relaxation에 의해 $^5D_3$ 준위의 상태밀도가 줄어드는 대신에 $^5D_4$ 준위의 상태밀도가 증가했다. 그리고 이 상호작용은 전기 쌍극자-전기쌍극자 상호작용이며 임계작용거리는 13$\AA$이었다. 또 5D4 형광방출을 소광시키는 원인이 되는 $^5D_4$$\longrightarrow$$^5D_4$형의 에너지전달은 그 임계작용거리가 3.5$\AA$으로 나타났다.

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Optically Managing Thermal Energy in High-power Yb-doped Fiber Lasers and Amplifiers: A Brief Review

  • Yu, Nanjie;Ballato, John;Digonnet, Michel J.F.;Dragic, Peter D.
    • Current Optics and Photonics
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    • 제6권6호
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    • pp.521-549
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    • 2022
  • Fiber lasers have made remarkable progress over the past three decades, and they now serve far-reaching applications and have even become indispensable in many technology sectors. As there is an insatiable appetite for improved performance, whether relating to enhanced spatio-temporal stability, spectral and noise characteristics, or ever-higher power and brightness, thermal management in these systems becomes increasingly critical. Active convective cooling, such as through flowing water, while highly effective, has its own set of drawbacks and limitations. To overcome them, other synergistic approaches are being adopted that mitigate the sources of heating at their roots, including the quantum defect, concentration quenching, and impurity absorption. Here, these optical methods for thermal management are briefly reviewed and discussed. Their main philosophy is to carefully select both the lasing and pumping wavelengths to moderate, and sometimes reverse, the amount of heat that is generated inside the laser gain medium. First, the sources of heating in fiber lasers are discussed and placed in the context of modern fiber fabrication methods. Next, common methods to measure the temperature of active fibers during laser operation are outlined. Approaches to reduce the quantum defect, including tandem-pumped and short-wavelength lasers, are then reviewed. Finally, newer approaches that annihilate phonons and actually cool the fiber laser below ambient, including radiation-balanced and excitation-balanced fiber lasers, are examined. These solutions, and others yet undetermined, especially the latter, may prove to be a driving force behind a next generation of ultra-high-power and/or ultra-stable laser systems.

Ecophysiological characteristics of Rosa rugosa under different environmental factors

  • Young-Been Kim;Sung-Hwan Yim;Young-Seok Sim;Yeon-Sik Choo
    • Journal of Ecology and Environment
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    • 제47권3호
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    • pp.85-102
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    • 2023
  • Background: Ecophysiological characteristics of Rosa rugosa were analyzed under different environmental factors from May to October 2022. Photosynthesis, chlorophyll fluorescence, chlorophyll content, leaf water content (LWC), osmolality, carbohydrate content, and total ion content were measured to compare the physiological characteristics of R. rugosa at two study sites (i.e., in large pots and in the Goraebul coastal sand dune area). Results: When R. rugosa was exposed to high temperatures, photosynthetic parameters including net photosynthetic rate (PN) and stomatal conductance (gs) in both experiment areas declined. In addition, severe photoinhibition occurs when R. rugosa is continuously exposed to high photosynthetically active radiation (PAR), and because of this, relatively low Y(II) (i.e., the quantum yield of photochemical energy conversion in photosystem II [PSII]) and high Y(NO) (i.e., the quantum yield of non-regulated, non-photochemical energy loss in PSII) in the R. rugosa of the pot were observed. As the high Y(NPQ) (i.e., the quantum yield of regulated non-photochemical energy loss in PSII) of R. rugosa in the coastal sand dune, they dissipated the excessed photon energy through the non-photochemical quenching (NPQ) mechanism when they were exposed to relatively low PAR and low temperature. Rosa rugosa in the coastal sand dune has higher chlorophyll a and carotenoid content. The high chlorophyll a + b and low chlorophyll a/b ratios seemed to optimize light absorption in response to low PAR. High carotenoid content played an important role in NPQ. As a part of the osmotic regulation in response to low LWCs, R. rugosa exposed to high temperatures and continuously high PAR used soluble carbohydrates and ions to maintain high osmolality. Conclusions: We found that Fv/Fm was lower in the potted plants than in the coastal sand dune plants, indicating the vulnerability of R. rugosa to high temperatures and PAR levels. We expect that the suitable habitat range for R. rugosa will shrink and move to north under climate change conditions.

염화칼슘 처리가 산벚나무 엽의 엽록소형광반응과 광합성기구에 미치는 영향 (Effect of Calcium Chloride($CaCl_2$) on Chlorophyll Fluorescence Image and Photosynthetic Apparatus in the Leaves of Prunus sargentii)

  • 성주한;제선미;김선희;김영걸
    • 한국산림과학회지
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    • 제99권6호
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    • pp.922-928
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    • 2010
  • 겨울철 제설제로 사용되고 있는 염화칼슘($CaCl_2$)이 산벚나무(P. sargentii) 가로수에 미치는 영향을 조사하기 위해서, 염화칼슘 농도가 다른 수용액을 2회 처리 후 엽록소형광이미지와 광반응-광합성속도와 같은 광합성기구의 반응, 엽과 근원경 생장을 조사하였다. 3년생 산벚나무를 대상으로 개엽 전에 염화칼슘 0.5%(9 mM), 1.0%(18 mM), 3.0%(54 mM)를 2(1 L)회 뿌리둘레 부위에 처리하였다. 염화칼슘의 처리결과, 염화칼슘의 농도가 짙어짐에 따라 대조구에 비해 염화칼슘처리구의 총엽록소함량과 엽록소 a/b, 광합성속도, 양자수율, 암호흡이 감소하였다. 반면 광보상점은 염화칼슘의 농도가 높아짐에 따라 증가였다. 광합성과 양자수율, 암호흡, 광보상점과의 상관관계에서 양자수율과 광보상점에서 유의성이 나타났다(p<0.05). 한편, 최대형광($F_M$)과 최소형광($F_0$)의 차이인 Fv값의 형광이미지를 통해 빛을 이용하는 능력의 차이가 처리구와 대조구간에 확실하게 나타나는 것을 알 수 있었으며, 광계의 활성(Fv/$F_M$과 비광화학적 소멸(NPQ)의 처리 80일째 값이 모든 처리구에서 대조구에 비해 급격히 감소하였다. 이와 같은 결과로 염화칼슘 수용액에 의해서 산벚나무의 광합성, 동화기관 및 비대생장이 장애를 받고 있음을 알 수 있었다.

Ho3+ 첨가 비정질 유전체 : 1.6μm 헝광의 방출 및 여기 스펙트럼 (Ho3+-Doped Amorphous Dielectrics:Emission and Excitation Spectra of the 1.6 μm Fluorescence)

  • 최용규
    • 한국세라믹학회지
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    • 제41권8호
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    • pp.618-622
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    • 2004
  • 플로라이드, 설파이드 및 셀레나이드 유리에 각각 첨가된 홀뮴 이온의 $^{5}$ I$_{5}$ \$\longrightarrow$$^{5}$ I$_{7}$ 전자천이에 기인하는 1.6$\mu$m 형광의 여기 스펙트럼을 $^{5}$ I$_{5}$ 준위가 위치하는 ∼900nm 대역에서 측정하였다. $^{5}$ $F_{1}$ 준위로의 상향전이가 발생하는 특정 파장대역에서 1.6$\mu$m발광의 여기효율이 감소하는 현상이 플로라이드 및 설파이드 유리에서 관찰되었으나 셀레나이드 유리에서는 $^{5}$ I$_{8}$ \$\longrightarrow$$^{5}$ I$_{5}$ 흡수 스펙트럼과 여기 스펙트럼의 모양이 유사하였으며, 이러한 현상은 각 비정질 유전체 재료의 광학적 비선형성과 단파장쪽 투과단의 차이에 기인한다. 한편, Tb$^{3+}$ , Dy$^{3+}$ , Eu$^{3+}$ 또는 N$d^{3+}$ 이온을 공동 첨가함으로써 $^{5}$ I$_{7}$ 준위의 형광수명을 효과적으로 감소시킬 수 있으나 Eu$^{3+}$ 이온을 제외한 나머지 공동 첨가제는 기저상태 흡수를 통하여 1.6 $\mu$m 대역에서의 흡수 손실을 크게 한다. 따라서 형광수명 감소 효과가 Tb$^{3+}$ 이온보다 크지는 않지만 추가적인 흡수 손실이 없는 Eu$^{3+}$ 이온이 공동 첨가제로 더 적합하다.

Decreasing Effect of Lidocaine.HCl on the Thickness of the Neuronal and Model Membrane

  • Park, Sung-Min;Park, Jong-Sun;Kim, Jae-Han;Baek, Jin-Hyun;Yoon, Tae-Gyun;Lee, Do-Keun;Ryu, Won-Hyang;Chung, In-Kyo;Sohn, Uy Dong;Jang, Hye-Ock;Yun, Il
    • The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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    • 제17권4호
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    • pp.253-257
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    • 2013
  • This study examined the mechanism of action of a local anesthetic, lidocaine HCl. Energy transfer between the surface fluorescent probe, 1-anilinonaphthalene-8-sulfonic acid, and the hydrophobic fluorescent probe, 1,3-di(1-pyrenyl) propane, was used to determine the effect of lidocaine HCl on the thickness (D) of the synaptosomal plasma membrane vesicles (SPMV) isolated from the bovine cerebral cortex, and liposomes of the total lipids (SPMVTL) and phospholipids (SPMVPL) extracted from the SPMV. The thickness (D) of the intact SPMV, SPMVTL and SPMVPL were $1.044{\pm}0.008$, $0.914{\pm}0.005$ and $0.890{\pm}0.003$ (arbitrary units, n=5) at $37^{\circ}C$ (pH 7.4), respectively. Lidocaine HCl decreased the thickness of the neuronal and model membrane lipid bilayers in a dose-dependent manner with a significant decrease in the thickness, even at 0.1 mM. The decreasing effect of lidocaine HCl on the membrane thickness might be responsible for some, but not all of its anesthetic action.

The Effect of 1-Propanol on the Rotational Mobility of n-(9-Anthroyloxy) stearic acid in Outer Monolayers of Neuronal and Model Membranes

  • Ahn, Tae-Young;Jin, Seong-Deok;Yang, Hak-Jin;Yoon, Chang-Dae;Kim, Mi-Kyung;An, Taek-Kyung;Bae, Young-Jun;Seo, Sang-Jin;Kim, Gwon-Su;Bae, Moon-Kyoung;Bae, Soo-Kyoung;Jang, Hye-Ock
    • International Journal of Oral Biology
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    • 제42권4호
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    • pp.175-181
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    • 2017
  • The aim of this study was to provide a basis for the molecular mechanism underlying the pharmacological action of ethanol. We studied the effects of 1-propanol on the location of n-(9-anthroyloxy)palmitic acid or stearic acid (n-AS) within the phospholipids of synaptosomal plasma membrane vesicles (SPMV). The SPMV were isolated from the bovine cerebral cortex and liposomes of total lipids (SPMVTL) and phospholipids (SPMVPL). 1-Propanol increased the rotational mobility of inner hydrocarbons, while decreasing the mobility of membrane interface, in native and model membranes. The degree of rotational mobility varied with the number of carbon atoms at positions 16, 12, 9, 6 and 2 in the aliphatic chain of phospholipids in the neuronal and model membranes. The sensitivity of increasing or decreasing rotational mobility of hydrocarbon interior or surface by 1-propanol varied with the neuronal and model membranes in the following order: SPMV, SPMVPL and SPMVTL.

LED 광질이 차나무 기내배양묘의 생육 및 광합성에 미치는 영향 (Effect of Light-emitting Diodes on Photosynthesis and Growth of in vitro Propagation in Tea Tree (Camellia sinensis L.))

  • 임현정;나채선;송치현;원창오;송기선;황정규;김도현;김상근;김현철
    • 농업생명과학연구
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    • 제53권6호
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    • pp.13-21
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    • 2019
  • 차나무의 기내배양 과정 중 증식배양 단계에서 LED 광질 조건에 따른 기내배양묘의 생육 특성과 광합성에 미치는 영향을 조사하였다. 광질은 적색광(R), 청색광(B), 혼합광(R+B+W)을 사용하여 처리하였고, 형광등(F)을 대조구로 하였다. 초장 생육은 적색광에서 가장 좋았으며, 특히 뿌리 생육에 있어서 혼합광은 길이와 표면적 증대에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 T/R율, 엽록소 함량은 혼합광 처리에서 증가하는 것으로 나타났다. 엽록소 형광반응 이미지 촬영 결과 모든 처리구에서 광질에 따른 Fv/Fm의 값은 현저한 차이가 없었다. 그러나 배양묘의 NPQ는 청색광 처리에서 가장 많이 증가하여, 다른 광질과 유의적인 차이를 보였으며, 광합성 효율을 억제시키는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 차나무 기내배양은 배양목적에 따라 광질을 선택하는 것은 매우 중요하며, 차나무 기내배양 시 건실한 식물 생산을 위해서는 혼합광 처리가 유리할 것으로 판단된다. 본 연구결과는 차나무 대량증식 및 우량묘 생산 등에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

토양 휴믹물질의 화학적.분광학적 특성에 따른 페난트린 흡착상수와의 상관성 규명에 대한 연구 (Chemical and Spectroscopic Characterization of Soil Humic and Fulvic Acids and Sorption Coefficient of Phenanthrene: A Correlation Study)

  • 이두희;이승식;신현상
    • 대한환경공학회지
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    • 제30권11호
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    • pp.1067-1074
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    • 2008
  • 본 연구에서는 다양한 토양 휴믹산(HA) 및 풀빅산(FA)을 대상으로 형광소광법을 이용한 페난트린(PHE)과의 유기탄소 표준화 분배계수(Koc)를 도출하고, 각 휴믹물질의 화학적 및 분광학적 물질특성과 PHE에 대한 Koc와의 상관성을 조사하였다. 휴믹물질은 한라산 토양을 포함한 국내 5개 지역의 토양과 국제휴믹학회(IHSS) 표준토양 및 이탄에서 추출한 HA와 FA 그리고 Aldrich사에서 구입한 HA 등 총 16종을 사용하였다. HA와 FA의 물질특성은 원소성분비와 254 nm에서의 UV 흡광도 및 $^{13}$C NMR을 이용한 탄소형태별 분포 등을 조사하였다. 본 실험조건([PHE]/[HS] = 0.02$\sim$0.2(mg/L)/(mg-OC/L), pH 6)에서의 토양 휴믹물질의 Koc 값 ($\times$10$^4$, L/kg C)은 1.48$\sim$8.65의 범위이었으며, HA가 FA에 대하여 높게 나타났다(3.13$\sim$8.65 vs 1.48$\sim$2.48). log Koc 값과 물질특성과의 상관성 분석 결과, Koc값은 분자극성도((O+N)/C) 및 산소-포함 탄소 함량비(I$_{C-O}$/I$_{C-H,C}$) 등과는 강한 음(-)의 상관성을 보였으며, 254 nm에서의 UV 흡광도([ABS]$_{254}$)와 방향족탄소함량(C$_{Ar-H,C}$, $\sum$C$_{Ar}$/$\sum$C$_{Alk}$) 등과는 강한 양(+)의 상관성을 보였다. 이로부터 페난트린과 같은 소수성유기화합물과의 결합능력은 휴믹물질의 분자극성도가 낮을수록 그리고 분자의 불포화도와 방향족성이 높을수록 증가함을 확인하였다.