• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2012년도 자성 및 자성재료 국제학술대회
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• pp.104-105
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• 2012

The temperature dependence of the effective magnetic anisotropy constant K(T) of ferrite nanoparticles is obtained based on the measurements of SQUID magnetometry. For this end, a very simple but intuitive and direct method for determining the temperature dependence of anisotropy constant K(T) in nanoparticles is introduced in this study. The anisotropy constant at a given temperature is determined by associating the particle size distribution f(r) with the anisotropy energy barrier distribution $f_A(T)$. In order to estimate the particle size distribution f(r), the first quadrant part of the hysteresis loop is fitted to the classical Langevin function weight-averaged with the log?normal distribution, slightly modified from the original Chantrell's distribution function. In order to get an anisotropy energy barrier distribution $f_A(T)$, the temperature dependence of magnetization decay $M_{TD}$ of the sample is measured. For this measurement, the sample is cooled from room temperature to 5 K in a magnetic field of 100 G. Then the applied field is turned off and the remanent magnetization is measured on stepwise increasing the temperature. And the energy barrier distribution $f_A(T)$ is obtained by differentiating the magnetization decay curve at any temperature. It decreases with increasing temperature and finally vanishes when all the particles in the sample are unblocked. As a next step, a relation between r and $T_B$ is determined from the particle size distribution f(r) and the anisotropy energy barrier distribution $f_A(T)$. Under the simple assumption that the superparamagnetic fraction of cumulative area in particle size distribution at a temperature is equal to the fraction of anisotropy energy barrier overcome at that temperature in the anisotropy energy barrier distribution, we can get a relation between r and $T_B$, from which the temperature dependence of the magnetic anisotropy constant was determined, as is represented in the inset of Fig. 1. Substituting the values of r and $T_B$ into the $N{\acute{e}}el$-Arrhenius equation with the attempt time fixed to $10^{-9}s$ and measuring time being 100 s which is suitable for conventional magnetic measurement, the anisotropy constant K(T) is estimated as a function of temperature (Fig. 1). As an example, the resultant effective magnetic anisotropy constant K(T) of manganese ferrite decreases with increasing temperature from $8.5{\times}10^4J/m^3$ at 5 K to $0.35{\times}10^4J/m^3$ at 125 K. The reported value for K in the literatures is $0.25{\times}10^4J/m^3$. The anisotropy constant at low temperature region is far more than one order of magnitude larger than that at 125 K, indicative of the effects of inter?particle interaction, which is more pronounced for smaller particles.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.137-145
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• 2014

본 논문에서는 브리징 스케일 분해를 기반으로 멀티스케일 문제에 대한 설계민감도 해석법을 개발하였다. 나노 기술의 급속한 발전으로 인해 나노 수준의 해석의 필요성이 지속적으로 증가하고 있다. 최근 분자동역학과 연속체역학의 연성문제에서 많은 해석 방법들이 개발되었다. 본 논문에서는 연성시스템 해석을 위해 브리징 스케일 기법을 사용한다. 전체 영역의 분자동역학 시스템의 해석은 많은 양의 계산 비용이 들기때문에 분자동역학과 연속체 시뮬레이션의 연성시스템을 선호한다. 분자동역학과 연속체 수준 사이의 정보 교환은 분자동역학과 연속체의 경계에서 일어난다. 브리징 스케일 법에서 일반화된 랑지벵 방정식은 축소된 영역의 분자동역학 시스템 해석을 위하여 요구되고, 시간이력 커널을 사용하여 구한 GLE 힘은 분자동역학 시스템에서 경계에 있는 원자들에 작용한다. 그러므로 분자동역학과 연속체 수준의 시뮬레이션을 분리해서 해석할 수 있으며 계산 과정을 가속시킬 수 있다. 연성문제의 시뮬레이션 이후에는 설계의 최적화를 위해 설계민감도 해석의 필요성이 자연스럽게 나타나며 전체 시스템의 성능은 나노 스케일의 효과를 고려해서 최적화된다. 설계구배 기반 최적화에서 설계민감도가 요구되지만 유한차분법으로 구한 민감도는 문제가 대형화될 때 계산비용의 제한때문에 비실용적이나 해석적 설계민감도는 효율적인 강점을 갖는다. 본 연구에서는 연성된 분자동역학-연속체 멀티스케일 문제에서 해석적 설계민감도를 유도하여 정확성과 향후 최적설계로의 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권5호
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• pp.408-416
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• 2021

초음파 분산에 있어서 초음파의 방사면이 시료에 직접 닿는 것을 피하기 위해 액체시료는 유리용기에 의해 분리되어 음향매질에 의해 초음파 에너지를 받는다. 이와 같이 다층구조로 이루어진 음향시스템에서 초음파에너지의 전달효율은 중요한 요소이다. 본 연구에서는 다층구조로 이루어진 음향시스템에 있어서 프로필렌글리콜 용액을 액체정합층으로 사용하여 초음파에너지 전달효율을 개선하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 란주반형 초음파 트랜스듀서와 루미놀용액과의 사이에 프로필렌글리콜 용액을 액체정합층 매질로 채우고, 초음파트랜스듀서로부터 방사되는 강력초음파의 비선형현상에 의해 발광되는 루미놀용액의 발광정도를 광전증폭관을 이용하여 관측하여 루미놀용액으로의 초음파에너지 전달 효율을 조사하였다. 프로필렌글리콜 농도변화에 따른 초음파에너지 전달정도를 측정하였고, 그 결과 프로필렌글리콜 용액의 농도가 증가함에 따라 정합효과는 증가하는 반면 음향감쇠가 증가함을 알 수 있었다. 이들 두 상충되는 조건이 절충되는 최적의 농도가 존재함을 확인할 수 있었으며, 프로필렌글리콜 용액의 최적 농도를 실험적으로 결정할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제42권1호
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• pp.50-56
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• 2023

이산화티탄 현탁액에서 초음파 캐비테이션 충격파에 의해 발생하는 하이드록실 라디칼(·OH) 및 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼(·O₂^- )은 살균 및 소독 작용을 할 수 있어 활용 가치가 높다. 화학첨가물이 없는 살균 방법으로서의 실용화를 위하여 본 연구에서는 이산화티탄 현탁액에 방사된 강력 초음파에 의해 발생하는 라디칼의 발생 정도를 평가하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 초음파 붕괴에너지에 의해 발광하는 소노루미네센스 현상을 활용하였고, 소노루미네센스에 의한 빛 에너지의 양을 통해 라디칼 발생 정도를 평가하였다. 그 결과, 이산화티탄의 농도가 0.02 wt%인 낮은 농도에서도, 이산화티탄이 없는 경우보다 5배 이상 높은 빛 에너지가 수광되었다. 그 이후, 농도가 0.1 wt%씩 증가함에 따라 발생하는 소노루미네센스의 광도는 약 14.8×10^-12 lm씩 선형적으로 증가하였다. 따라서 이산화티탄 현탁액에 강력 초음파를 방사하여 발생하는 라디칼은, 주어진 농도 범위 내에서 이산화티탄의 농도가 증가함에 따라 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었다.