• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권2호
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• pp.489-493
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• 2014

A phenylbenzimidazole derivatized sensor (L) that behaves as a ratiometric fluorescent receptor for $Zn^{2+}$ in water has been described. In HEPES buffer at pH 7.4, sensor L displays a weak fluorescence emission band at 367 nm. Upon addition of $Zn^{2+}$, the emission intensity at 367 nm is decreased, concomitantly, a new emission band centered at 426 nm is developed, thus facilitates a ratiometric $Zn^{2+}$ sensing behavior. Sensor L binds $Zn^{2+}$ through a 1:1 binding stoichiometry with high selectivity over other metal cations. Sensor L displays a linear response to $Zn^{2+}$ concentration from 0 to $6.0{\times}10^{-5}M$, sensor L also exhibits high sensitivity to $Zn^{2+}$ with a detection limit of $3.31{\times}10^{-7}M$.

• Current Applied Physics
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• 제18권11호
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• pp.1255-1260
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• 2018

In this work, a green and simple one-pot route was developed for the synthesis of highly fluorescent aminofunctionalized graphene quantum dots (a-GQDs) via hydrothermal process without any further modification or surface passivation. We synthesized the a-GQDs using glucose as the carbon source and ammonium as a functionalizing agent without the use of a strong acid, oxidant, or other toxic chemical reagent. The as-obtained aGQDs have a uniform size of 3-4 nm, high contents of amino groups, and show a bright green emission with high quantum yield of 32.8%. Furthermore, the a-GQDs show effective fluorescence quenching for $Cu^{2+}$ ions which can serve as effective fluorescent probe for the detection of $Cu^{2+}$. The fluorescent probe using the obtained aGQDs exhibits high sensitivity and selectivity toward $Cu^{2+}$ with the limit of detection as low as 5.6 nM. The mechanism of the $Cu^{2+}$ induced fluorescence quenching of a-GQDs can be attributed to the electron transfer by the formation of metal complex between $Cu^{2+}$ and the amino groups on the surface of a-GQDs. These results suggest great potential for the simple and green synthesis of functionalized GQDs and a practical sensing platform for $Cu^{2+}$ detection in environmental and biological applications.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권10호
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• pp.853-858
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• 2014

본 연구는 미세유동칩을 이용하여 당의 일종인 cyclodextrine(CD)과 알루미늄 이온 검출이 가능한 polydiacetylene(PDA)이 집적된 미세섬유를 제작하는 방법을 제안한다. PDA는 공액 고분자의 일종으로 외부 자극에 대해 blue-to-red 색 전이 및 형광이 발현되며 원료가 되는 PCDA의 head group에 따라 자극에 대한 감도가 달라지는 매력적인 특성을 가지고 있다. 따라서, 이온간 교차결합으로 야기되는 하이드로젤 형성 메커니즘과 미세유동칩 내 3차원 유체집속효과를 활용하여 PCDA-EDEA 기반의 diacetylene(DA) 단량체가 집적된 센서 섬유를 제작하였다. 섬유 내 DA 단량체는 UV에 의해 파란색의 PDA로 상 전이가 일어나며 CD나 알루미늄 이온에 반응하여 붉은색으로의 색 전이 및 붉은 형광이 발현되는 특성을 보였다. 또한 형광세기는 CD와 금속 이온의 농도에 따라 변화하는 특성을 나타내었다. 이는 미세섬유가 건조된 경우에도 동일하게 관찰되었다.

• 분석과학
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• 제8권3호
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• pp.221-227
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• 1995

$Ca^{2+}$에 대하여 특이한 선택성을 보이는 광섬유형광센서에 대하여 연구하였다. 이 센서는 $Ca^{2+}$과 형광성 킬레이트를 형성하는 단백질 Calmodulin(CaM)을 사용하였으며, 두 갈래로 된 광섬유 다발의 끝면에 플루오르세인 이소티오시아네이트로써 형광 표지된 Calmodulin(FCaM)으로 만든 용액을 투석막 안에 넣어서 제작하였다. 이 센서의 감응 메카니즘은 FCaM이 $Ca^{2+}$과 결합하여 킬레이트를 형성할 때에 나타나는 형광 스펙트럼의 이동 현상을 바탕으로 한다. CaM은 $Ca^{2+}$과 결합할 때에 형태변화를 일으키며, 이로 인해 유발되는 FCaM의 형광세기 변화로써 농도를 결정하였다. 광전자증배관으로 형광의 세기를 측정하여 $Ca^{2+}$에 대한 검정곡선을 작성하였으며, 센서의 $Ca^{2+}$에 대한 검출한계와 $Mg^{2+}$, $Eu^{3+}$, $La^{3+}$들에 의한 방해효과, 감응 시간 및 수명을 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.222-222
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• 2012

Metal oxide gas sensors based on semiconductor type have attracted a great deal of attention due to their low cost, flexible production and simple usability. However, most works have been focused on n-type oxides, while the characteristics of p-type oxide gas sensors have been barely studied. An investigation on p-type oxides is very important in that the use of them makes possible the novel sensors such as p-n diode and tandem devices. Monoclinic cupric oxide (CuO) is p-type semiconductor with narrow band gap (~1.2 eV). This is composed of abundant, nontoxic elements on earth, and thus low-cost, environment-friendly devices can be realized. However, gas sensing properties of neat CuO were rarely explored and the mechanism still remains unclear. In this work, the neat CuO layers with highly ordered mesoporous structures were prepared by a template-free, one-pot solution-based method using novel ink solutions, formulated with copper formate tetrahydrate, hexylamine and ethyl cellulose. The shear viscosity of the formulated solutions was 5.79 Pa s at a shear rate of 1 s-1. The solutions were coated on SiO2/Si substrates by spin-coating (ink) and calcined for 1 h at the temperature of $200{\sim}600^{\circ}C$ in air. The surface and cross-sectional morphologies of the formed CuO layers were observed by a focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) and porosity was determined by image analysis using simple computer-programming. XRD analysis showed phase evolutions of the layers, depending on the calcination temperature, and thermal decompositions of the neat precursor and the formulated ink were investigated by TGA and DSC. As a result, the formation of the porous structures was attributed to the vaporization of ethyl cellulose contained in the solutions. Mesoporous CuO, formed with the ink solution, consisted of grains and pores with nano-meter size. All of them were strongly dependent on calcination temperature. Sensing properties toward H2 and C2H5OH gases were examined as a function of operating temperature. High and fast responses toward H2 and C2H5OH gases were discussed in terms of crystallinity, nonstoichiometry and morphological factors such as porosity, grain size and surface-to-volume ratio. To our knowledge, the responses toward H2 and C2H5OH gases of these CuO gas sensors are comparable to previously reported values.

• 센서학회지
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• 제20권3호
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• pp.213-218
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• 2011

The load cell is a force sensor and a transducer that is used to convert a physical force into a electrical signal for weighing equipment. Most conventional load cells are widely used a metal foil strain gauge for sensing element when force being applied spring element in order to converts the deformation to electrical signals. The sensitivity of a load cell is limited by its low gauge factor, hysteresis and creep. But silicon-based sensors perform with higher reliability. This paper presents the basic design and development of the silicon type load cell with an SUS630 diaphragm. The load cell consists of two parts the silicon strain gauge and the SUS630 structure with diaphragm. Structure analysis of load cell was researched by theory to optimize the load cell diaphragm design and to determine the position of peizoresistors on a silicon strain gauge. The piezo-resistors are integrated in the four points of silicon strain gauge processed by ion implantation. The thickness of the silicon strain gauge was polished by CMP under 100 ${\mu}M$. The 10 mm diameter SUS630 diaphragm was designed for loads up to 10 kg with 300 ${\mu}M$ of diaphragm thickness. The load cell was successfully tested, the variation of ${\Delta}$R(%) of four points on the silicon strain gauge is good linearity properties and sensitivity.

• 멤브레인
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• 제31권2호
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• pp.87-100
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• 2021

최근 오염물질 수위의 급격한 상승세와 더불어 가속화되는 자연환경 파괴로 인해 다양한 환경 속에 쌓이는 오염물질의 검출 및 모니터링은 현대 사회의 중요한 미션 중 하나로 자리 잡았다. 본 논문에는 멤브레인 기반의 광학 센서를 활용한 미량 오염물질 검출에 대한 최근 연구 동향이 요약되어 있다. 본 논문에 포함된 연구들은 섬유소로 이루어진 멤브레인을 검출을 위한 플랫폼으로 사용하였으며, 금속 나노 입자나 형광단을 색 변화 검출을 위해 이용하였다. 제조된 광학 센서들은 모두 적절하거나 특출한 수준의 감도를 보였고, 대부분의 센서에서 타겟 물질이 아닌 이온이나 물질에는 반응하지 않는 정확성 또한 확인되었다. 검출 플랫폼으로 이용된 섬유소 멤브레인의 물리적, 화학적 특성들은 멤브레인 합성 방법이나 색 변화를 위한 광학 물질 등을 바꾸는 방법을 통해 각 연구의 목적에 맞추어 최적화될 수 있었다. 또한, 멤브레인을 기반으로 하여 제조된 센서들은 운반이 편리하고 기계적 성질이 강해 현장에서 바로 오염물질을 검출할 수도 있다는 사실이 제시되었다. 이러한 장점 덕분에 멤브레인 기반 센서들은 식용수에서 검출된 중금속의 정량화와 자연 수질환경에서 발견되는 미량 중금속 및 유독성 항생제의 감지 등 다양한 목적을 위해 활용될 수 있었다. 몇몇의 연구에서 제조된 센서들은 항균성이나 재활용성 또한 나타내었다. 대부분의 센서들이 타겟 물질을 감지한 후 육안으로도 식별 가능한 색 변화를 보였으나, 본 논문에 포함된 많은 연구들은 형광 발산, UV-vis 분광학, RGB 색 강도 차이 등을 비교 분석한 더 상세한 검출 결과를 제시하였다.