The field of photocatalysis is one of the fastest growing areas both in research and commercial fields. Titanium dioxide is the most investigated semi-conductor material for the photocatalysis applications. Research to achieve $TiO_2$ visible light activation has drawn enormous attentions because of its potential to use solar light. This paper reviews the attempts made to extend its visible photocatalytic activity by carbon doping. Various approaches adopted to incorporate carbon to $TiO_2$ are summarized highlighting the major developments in this active research field. Theoretical features on carbon doping are also presented. Future scenario in the rapidly developing and exciting area is outlined for practical applications with solar light.
Nuruk contributes to the unique characteristics of Korean alcoholic beverages. In this study, the effects of nuruk extracts (NE) on anti-oxidant characters, melanogenesis, and anti-photoaging activity were investigated. NEs were obtained from the 70% ethanol extracts of six types of nuruk, which have been used in brewing of fermented alcohol beverages in Korea. First, various antioxidant characteristics were identified in terms of 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiozoline-6-sulphonic acid) (ABTS) radical scavenging activity, superoxide dismutase (SOD) expression, and inhibition of xanthine oxidase activity. NE#4 exhibited potent ABTS radical scavenging activity ($IC_{50}$ = 19.51 ${\mu}g$/mL). Compared with NE#4, relatively lower levels of activity were observed for NE#3 and NE#6, with $IC_{50}$ values of 90.99 and 76.88 ${\mu}g$/mL, respectively. According to results of western blot analysis for determination of SOD expression in $H_2O_2$-treated HepG2 cells, NE#5 and NE#6 induced a dramatic increase in the expression ratio of SOD, compared to the group treated with $H_2O_2$ only. Activity of xanthine oxidase, which converts xanthine into uric acid, generating superoxide ions, was inhibited by NE#4 and NE#6 in a dose-dependent manner. NE#4 induced significant inhibition of mushroom tyrosinase activity. A reduction in cellular melanin contents of 80% was observed in B16F1 melanocytes treated with NE#5 and NE#6; these effects were similar to those of arbutin at 100 ${\mu}M$. In addition, gelatin zymography and reverse transcription-PCR analysis were performed for assessment of anti-photoaging activity of Nuruk. Treatment with NE#6 resulted in dramatically inhibited activities of matrix metalloproteinase (MMP)-2/-9, suppressed expression of MMP-1, and increased expression of type-1 procollagen. Results of gelatin zymography for NE#4 and NE#5 were similar, to a slightly lesser degree. These results suggest the potential of NE#4 and NE#6 as natural ingredients for use in functional foods and cosmetics.
본 연구는 오존에 노출된 자작나무류의 기공 반응, 광합성 및 내부 $CO_2$ 농도 변화간의 연관성을 밝히고자 수행하였다. 거제수나무, 물박달나무, 박달나무, 자작나무, 사스래나무는 온실에서 양묘하여 포트로 옮겨 심고, 100ppb의 오존 농도에서 하루 8시간씩 5주 동안 오존에 노출시켰다. 순광합성은 오존 노출 초기부터 수종간, 처리간 차이가 있었으나, 기공전도도와 증산량은 오존 처리 3주 후부터 수종간, 처리간 차이가 있었다. 내부 $CO_2$ 농도는 수종간 차이가 없었으나, 처리간 차이는 크게 나타났으며, 물박달나무를 제외한 4개 수종의 내부 $CO_2$ 농도는 오존 처리구가 대조구보다 높았다. 탄소고정효율과 광호흡속도는 수종간 또는 처리간에 큰 차이를 나타냈으며, 모든 수종에서 대조구보다 오존 처리구가 낮았다. 자작나무류는 장기적인 오존 노출로 광합성과 관련된 rubisco 활성이 감소하여, 내부 $CO_2$ 농도가 증가하면서 기공이 eke히는 것으로 판단된다.
생체에서 가장 많은 비율로 분포하고 있는 콜라겐 펩타이드는 동물의 뼈와 해양 생물의 비늘에 많이 함유되어 있다. 콜라겐은 동물 생체의 여러 결합조직에서 구조 단백질로 흔하게 발견된다. 또한, 이들은 생물 의료 자재, 제약, 화장품, 식품 및 가죽 산업에 널리 이용된다. 각종 어류 비늘에서 추출된 펩타이드는 UVB 조사에 의해 유도된 피부의 손상 및 광 노화에 대한 보호 효과가 있었다. 그럼에도 불구하고, UVB 조사에 대한 옥돔 비늘 유래의 펩타이드 특성은 명확히 알려져 있지 않다. 이 연구에서는 옥돔 비늘 추출물에서 분리된 1 kDa 이상(HMP)과 1 kDa 이하(LMP)의 펩타이드를 이용하여 UVB 조사에 의해 유도된 피부 손상과 광 노화에 대한 효과를 연구하였다. 이들 펩타이드는 농도 의존적으로 DPPH 라디칼 소거능을 보였으며 LMP는 HaCaT 인간 피부세포에서 UVB 조사에 의해 유도된 세포 지질 과산화 산물인 8-isoprostane 생성을 억제하였다. 그리고 LMP와 HMP는 B16F10 마우스 흑색종 세포에서 tyrosinase 활성 및 melanin 함량을 감소시켰으며 또한 HaCaT 세포에서 UVB로 유도된 elastase 활성을 감소시켰고 matrix metalloproteinase-1의 활성을 감소시켰다. 이러한 결과는 옥돔 비늘에서 유래된 펩타이드가 미백효과, 항산화제 및 광 노화 억제제로서 유용한 물질이 될 것으로 기대된다.
이 연구의 목적은 과학 흥미의 가장 높은 발달된 개인적 흥미를 보이는 두 초등학생들을 대상으로 과학 흥미와 관련된 개인적인 특성을 탐색하는 것이다. 서울시 두 곳의 초등학교 총 201명을 대상으로 6개월 단위의 세 차례 설문조사(과학 흥미, 과학과 관련된 활동의 참여도와 선호도 등)를 실시하였다. 과학 흥미에 유의미한 변화 혹은 대표적인 흥미 발달 단계를 보이는 학생들을 대상으로 연구 참여자를 모집하였다. 총 7명의 학생들이 사례 연구에 참여하였다. 학생들은 12주 동안 포토저널(photo-journal)을 작성하였고 2주에 한 번씩 총 6번 연구자 본인을 만나 심층면담과 반-구조화된 인터뷰에 참여하였다. 발달된 개인적 흥미 단계의 두 학생들을 대표 사례로 선정하여 과학 흥미가 가장 높은 학생들이 참여하는 과학과 관련된 활동과 개인적 특성에 대해 분석하였다. 그 결과 RF 학생은 집에서 직접 실험을 하는 활동과 물건을 분해, 조립하는 활동에 참여하였다. 두 종류 활동의 참여는 호기심을 해결하는 과정이었다. 스스로 인터넷이나 책을 찾아보거나 혼자 해결이 어려울 때는 선생님에게 도움을 구하기도 하였다. JW 학생은 그림 그리기와 집에서 직접 실험 활동, 비형식 교육기관 방문 활동에 참여하였다. 온라인과 오프라인 매체를 활용하여 타인과 소통하였을 뿐만 아니라 개인적으로 궁금한 점은 직접 해결하기도 하였다. 두 학생 모두 개인적인 궁금증을 스스로 해결하려는 경향이 있었다. 또한, 가정과 학교에서 과학과 관련하여 긍정적인 경험이 진행되고 있었다. 이 연구는 발달된 개인적 흥미를 보이는 두 초등학생들의 삶을 포토저널을 통해 간접적으로 통찰하고 개인적인 특성을 분석함으로써 학교 현장과 교육관련 종사자들에게 과학 흥미 발달 단계가 높은 학생들의 특성을 알리는데 도움이 될 것이다.
철 화합물을 처리한 활성탄소섬유(Fe-ACF)를 사용하여 Fe-활성탄소섬유/$TiO_2$ (Fe-ACF/$TiO_2$) 복합체 촉매를 제조하였다. 또한, Fe-ACF/$TiO_2$ 복합체 촉매는 BET, SEM, XRD 와 EDX 기기를 사용하여 특성화하였다. BET 표면적은 각각의 복합체들에 대한 흡착 특성과 관계 있음을 나타내었다. SEM 결과는 ACF의 표면상에 Fe 화합물과 이산화 티탄이 분포해 있음을 나타내었다. XRD 결과는 Fe-ACF/$TiO_2$ 복합체가 철 중간체 화합물과 함께 아나타제 구조를 가지고 있음을 나타내었다. EDX 결과는 Fe-ACF/$TiO_2$ 복합체내에 C, O, Ti와 Fe 피크의 존재를 보였다. 광촉매 분해 효과로부터, 이들 복합체에 의한 유기염료의 분해를 관찰 하였다. 다른 분해 효과는 Fe의 포토-펜톤 반응의 탓으로 여겨진다. 즉 Fe-ACF/$TiO_2$의 복합적인 반응은 MB 분해에 대한 강력한 포토-펜톤 반응을 생성한 것으로 여겨진다.
이 연구의 목적은 과학 흥미가 발달한 초등학생의 특성을 심층적으로 탐색하는 것이다. 서울 소재 2개의 초등학교 201명을 대상으로 1년 동안 3차례에 걸쳐서 흥미 변화, 과학과 관련된 활동의 선호도와 참여도에 대한 설문조사를 실시하였다. 3차례의 설문조사에서 과학 흥미에 유의미한 변화를 보인 학생들을 대상으로 사례연구 참여 대상자를 모집하였다. 사례연구 참여에 동의한 7명의 학생들에게 12주에 걸쳐서 매일 과학관련 활동 포토저널을 작성해 줄 것을 요구하였다. 또한 연구 참여자는 2주에 한 번씩 연구자 중 한 명을 만나 총 6차례 반-구조화된 인터뷰에 참여하였다. 7명의 사례연구 참여자 중에서 과학 흥미가 상황적 흥미 II 수준까지 발달한 학생 1인과 개인적 흥미 I 수준까지 발달한 학생 1인, 총 2명(TK와 QQ)을 대표 사례로 선정하여 심층 분석을 실시하였다. 분석대상 자료는 설문조사 결과와 포토저널과 면담내용이었다. TK 학생은 상황적 흥미 II 수준에서 개인적 흥미 I 수준까지 발달한 사례로서 주로 집에서 직접 실험하기, 수학 활동하기, 동식물 기르기, 관찰하기 등을 하였으며, 비형식 교육기관을 방문하는 활동에도 참여하였다. 이 학생은 과학과 관련된 활동 장소로 학교 밖 환경을 주로 선택하였으며, 스스로 자유로운 형태로 활동에 참여하는 경향을 보였다. QQ 학생은 상황적 흥미 I 수준에서 상황적 흥미 II 수준까지 발달한 사례로서 사진 찍는 것을 자신의 대표 활동으로 하였다. 이 학생은 학생의 아버지 또는 연구자 중 1인과 함께 활동에 참여하는 경향을 보였다. 두 학생에게서는 장소 기반 활동, 타인과의 상호작용, 활동의 주체성이라고 하는 개인적 특성을 볼 수 있었다. TK 학생은 다양한 장소를 기반으로 활동에 참여하였으며 타인과 상호작용의 목적이 인지적인 영역에 도움을 받는 것이었다. 반면에 QQ 학생은 특정 장소를 기반으로 활동에 참여하였고 타인과 상호작용의 목적은 정서적인 교감이었다. 이 연구는 과학 흥미가 발달한 학생의 사례에서 학교 안과 밖 활동 및 함께하는 사람까지 포함한 특성을 밝혀내었다.
$TiOSO_4$와 다층벽탄소나노튜브(MWCNT)를 사용하여 가수분해법으로 CNT-$TiO_{2}$ 나노복합체를 제조하였다. 제조된 $TiO_{2}$-CNT 복합체의 CNT는 아나타제 $TiO_{2}$에 균일하게 분산되어 있으며 MWCNT의 첨가량이 증가함에 따라 결정성 탄소의 비율과 O/Ti 비율이 증가함을 확인할 수 있다. CNT-$TiO_{2}$복합체의 광활성 및 오염물 흡착능력을 UV 조사 시간에 따른 메틸렌블루의 분해정도로 확인하였다. MWCNT의 비율이 높아질수록 높은 흡착능과 광분해능을 나타내었다. 이는 MWCNT의 높은 비표면적, 산소포함 관능기, 낮은 밴드갭 에너지, 높은 전기전도성, 높은 부피 대 표면적 비율, 균일한 구조 및 특성으로 인하여 CNT-$TiO_{2}$ 복합체의 광활성에 도움을 주는 것으로 보인다.
This study was conducted to investigate the changes of chlorophyll contents, chlorophyll fluorescence, photosynthetic parameters, and leaf growth of Synurus deltoides under different shading treatments. S. deltoides was grown under non-treated (full sunlight) and three different shading conditions (Shaded 88~93%, 65~75%, and 45%~55%). Light compensation point ($L_{comp}$), dark respiration ($D_{resp}$), maximum photosynthesis rate ($Pn_{max}$), photo respiration rate ($P_{resp}$), carboxylation efficiency ($\Phi_{carb}$), and photochemical efficiency were decreased with increasing shading level; However, $CO_2$ compensation point ($CO_{2\;comp}$), total chlorophyll content, and specific leaf area (SLA) were shown the opposite trend. S. deltoides under 88~93% treatment showed the lowest photosynthetic activity such as maximum photosynthetic rate ($Pn_{max}$), photochemical efficiency, and $CO_2$ compensation point ($CO_{2\;comp}$). Therefore, photosynthetic activity will be sharply decreased with a long period of 8~12% of full sunlight. With the shading level decreased, carotenoid content and non-photochemical fluorescence quenching (NPQ) increased to prevent excessive light damage. This result suggested that growth and physiology of S. deltoides adapted to high light intensity through regulating its internal mechanism.
In this paper, non-treated ACF (Activated Carbon Fiber) /$TiO_2$ and Zn-treated ACF/$TiO_2$ were prepared. The prepared composites were characterized in terms of their structural crystallinity, elemental identification and photocatalytic activity. XRD patterns of the composites showed that the non-treated ACF/$TiO_2$ composite contained only typical single and clear anatase forms while the Zn-treated ACF/$TiO_2$ contained a mixed anatase and rutile phase with a unique ZnO peak. SEM results show that the titanium complex particles are uniformly distributed on and around the fiber and that the titanium complex particles are more regularly distributed on and around the ACF surfaces upon an increase of the $ZnCl_2$ concentration. These EDX spectra show the presence of peaks from the C, O and Ti elements. Moreover, peaks of the Zn element were observed in the Zn-treated ACF/$TiO_2$ composites. The prominent photocatalytic activity of the Zn-treated ACF/$TiO_2$ can be attributed to the three different effects of photo-degradation: doping, absorptivity by an electron transfer, and adsorptivity of porous ACFs between the Zn-$TiO_2$ and Zn-ACF.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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