• 한국세라믹학회지
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• 제53권3호
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• pp.301-305
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• 2016

We investigate proton conduction in a nonstoichiometric ${\Sigma}3$ $BaZrO_3$ (210)[001] tilt grain boundary using density functional theory (DFT). We employ the space charge layer (SCL) and structural disorder (SD) models with the introduction of protons and oxygen vacancies into the system. The segregation energies of proton and oxygen vacancy are determined as -0.70 and -0.54 eV, respectively. Based on this data, we obtain a Schottky barrier height of 0.52 V and defect concentrations at 600K, in agreement with the reported experimental values. We calculate the energy barrier for proton migration across the grain boundary core as 0.61 eV, from which we derive proton mobility. We also obtain the proton conductivity from the knowledge of proton concentration and mobility. We find that the calculated conductivity of the nonstoichiometric grain boundary is similar to those of the stoichiometric ones in the literature.

• 한국세라믹학회지
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• 제33권2호
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• pp.163-168
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• 1996

Measurements of proton adsorption density have been conducted in preparing alumina suspensions with aqueous solutions of HCL, HNO3, H2SO4 and H3PO4 And effects of anion acid concentration proton adsorption density and solid loading on the viscosity of the alumina suspensions have been investigated. Aqueous solutions of HCl. or HNO3 were suitable for the preparation of highly concentrated suspensions as the generation of surface charge on alumina particles was depressed by the specific adsorption of {{{{ {SO }`_{4 } ^{2- } }} and {{{{ { PO}`_{4 } ^{3- } }} Optimum conditions for maximizing solid loading were dependent upon proton adsorption density and acid concentration.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권1호
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• pp.19-26
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• 2017

목 적: 양성자 치료계획에서 metal 재질의 fiducial marker에 의한 선량 계산오차를 최소화하려면 density override의 적용은 매우 중요하다. 하지만 실제 metal 재질로 density override을 할 경우 정확한 contouring 및 range compensator 제작에 어려움이 있기에 본 연구에서는 fiducial marker의 주변 재질로 density override를 시행하고 fiducial marker의 위치, 재질, beam의 개수에 따른 선량분포를 비교, 분석하여 평가하고자 한다. 대상 및 방법: Water phantom을 이용하여 fiducial marker의 위치를 proton beam의 최대 비정 끝에서부터 1.5, 2.5, 4.0, 6.0 cm로 설정하고 재질로는 gold, steel, titanium으로 설정하여 실제 metal 재질 및 주변 재질로 density override를 적용한 치료계획을 세웠다. 또한 본원에서 양성자치료를 받은 간암 환자 1명을 선정하여 proton beam의 최대 비정 끝에서부터 0, 1.5, 3.5 cm로 설정하고 재질로는 gold, steel, titanium으로 설정하여 치료계획을 세웠다. Fiducial marker의 재질, 위치 및 beam의 개수에 따른 PTV 내에 Homogeneity Index(HI), Conformity Index(CI), 종양에 가장 근접한 Organ At Risk(OAR)인 Esophagus의 maximum dose을 평가 지표로 설정하고 비교 분석하였다. 결 과: Water phantom 및 간암 환자를 대상으로 한 치료계획에서 fiducial marker의 위치에 따른 Homogeneity Index를 분석한 결과 실제 metal 재질로 density override 했을 때보다 주변 재질로 density override했을 때 Homogeneity Index가 감소했으며 주변 재질의 density override에서 하나의 beam에 대해서는 최대 비정 끝에서 멀리 위치할수록, 두 개 이상의 beam에서는 isocenter에 가까이 위치할수록 Homogeneity Index가 증가하였다. Fiducial marker의 위치에 따른 Conformity Index 및 종양 주위 OAR의 maximum dose를 분석한 결과 주변 재질로 density override 했을 때 Conformity Index는 1에 가까웠으며 OAR의 maximum dose는 크게 감소했다. 결 론: 일반적으로 임상에서 사용하는 작은 fiducial marker에 대해서 실제 metal 재질이 아닌 주변 재질로 density override 했을 때 선량 균등도 및 target coverage를 높이는 동시에 주변 정상조직에 대한 선량을 줄일 수 있었다. 따라서 fiducial marker을 최대한 피해서 치료계획을 세우는 것이 바람직하지만 beam path 상에 fiducial marker가 있는 경우 주변 재질의 density override 시행함으로써 보다 정밀한 양성자 치료 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권5호
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• pp.1561-1565
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• 2012

The structures of the four lowest alanine conformers, along with their radical cations and the effect of ionization on the intramolecular proton transfer process, are studied using the density functional theory and MP2 method. The energy order of the radical cations of alanine differs from that of the corresponding neutral conformers due to changes in the basicity of the $NH_2$ group upon ionization. Ionization favors the intramolecular proton transfer process, leading to a proton-transferred radical-cation structure, [$NH_3{^+}-CHCH_3-COO{\bullet}$], which contrasts with the fact that a proton-transferred zwitterionic conformer is not stable for a neutral alanine in the gas phase. The energy barrier during the proton transfer process is calculated to be about 6 kcal/mol.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.771-779
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• 2021

단일 에너지의 양성자 선원은 좁은 브래그 피크를 형성하므로 종양의 치료 범위를 포함하기 위해서는 여러 개의 피크를 중첩하여 확산된 브래그 피크를 형성한다. 선행 연구에서는 뇌종양의 밀도를 뇌 조직과 동일하게 구성하여 종양의 흡수선량을 계산하였다. 그러나 종양의 밀도는 일정한 값이 아니므로 본 연구는 몬테카를로 방법의 Geant4 전산모사를 이용하여 종양의 밀도 변화에 따른 양성자 선원의 확산된 브래그 피크를 평가하였다. 뇌 조직 팬텀을 구성하여 치료 범위를 고려하여 종양의 크기를 10 mm와 20 mm로 선택하였다. 종양의 위치와 크기에 맞는 확산된 피크를 형성하기 위하여 수학적 방법을 이용하여 양성자 선원의 에너지와 상대적 강도를 계산하였다. 종양의 밀도가 높아질수록 SOBP의 95% 선량 구간과 실정 비정은 감소하였으며 95% 선량 구간의 평균 흡수선량은 증가하였다. 종양의 밀도 증가는 양성자 선원의 선량 분포에 영향을 주어 종양의 크기보다 작은 확산된 브래그 피크를 형성하였다. 종양의 밀도 반영은 비정을 결정하는데 영향을 주어 치료구간의 여유 마진(margin)을 최소화하여 양성자 치료의 장점을 최대로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권4호
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• pp.144-148
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• 2017

When a high density metallic implant is placed in the path of the proton beam, spatial heterogeneity can be caused due to artifacts in three dimensional (3D) computed tomography (CT) scans. These artifacts result in range uncertainty in dose calculation in treatment planning system (TPS). And this uncertainty may cause significant underdosing to the target volume or overdosing to normal tissue beyond the target. In clinical cases, metal implants must be placed in the beam path in order to preserve organ at risk (OARs) and increase target coverage for tumors. So we should introduce Ti-mesh. In this paper, we measured the lateral dose profile for proton beam using an EBT3 film to confirm dosimetric impact of Ti-mesh when the Ti-mesh plate was placed in the proton beam pathway. The effect of Ti-mesh on the proton beam was investigated by comparing the lateral dose profile calculated from TPS with the film-measured value under the same conditions.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.207-213
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• 2023

전산화단층촬영(computed tomography, CT) 영상은 양성자 브레그 피크 위치 추정 및 치료 계획 시뮬레이션의 기초로 사용된다. Hounsfield Unit(HU) 기반의 양성자 저지능비(stopping pwer ratio, SPR) 예측 과정에서 환자의 밀도와 원소 구성의 작은 차이로 양성자 빔의 경로를 따라 브레그 피크 위치의 불확실성이 발생한다. 본 연구에서는 브레그 피크 위치 예측 불확실성 감소를 위하여 이중에너지 전산화단층촬영 영상 기반의 양성자 저지능비 예측 정확도의 잠재력을 연구를 하였다. 양성자 빔의 저지능비를 추정하기 위해 전산화단층촬영 시스템(Somatom Definition AS, Siemens Health Care, Forchheim, Germany)을 이용하여 전자밀도팬텀(CIRS Model 062M electron density phantom, CIRS Inc., Norfolk, VA, USA)의 단일에너지 및 이중에너지 영상을 획득하였다. 이를 검증하기 위해 미국 국립 표준기술 연구소(National Institute of Standards and Technology, NIST)에서 제공하는 표준 데이터를 통하여 추정한 실제 저지능비와 비교하였다. 그 결과 잡음이 제거된 이중에너지 영상 기반 방법을 통한 양성자 빔의 저지능비 예측에서 정확도 개선 가능성을 확인할 수 있었으며, 인체의 다양한 밀도와 원소 구성을 가진 대체물을 더욱 다양하게 제작하여 저지능비를 예측 할 경우 더욱 향상된 양성자의 브레그 피크 위치 예측이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권2호
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• pp.195-199
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• 2011

The effect of copper oxide on migration and interaction of protons in barium zirconate was investigated using density functional theory. One copper atom was substituted for a zirconium atom site, and a proton was added to a $3{\times}3{\times}3$ barium zirconate superstructure. An energy barrier of 0.89 eV for proton migration was the highest among several energy barriers. To investigate the interaction between multiple protons and a copper atom, two protons were added to the superstructure. Various proton positions were determined by the interaction between the two protons and the copper atom.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권5호
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• pp.521-528
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• 2016

Kinetic Monte Carlo (KMC) and graph searches show that proton conduction limiting barriers and trajectories in $BaZr_{0.875}Y_{0.125}O_3$ are affected by the presence of other protons. At 1000 K, KMC limiting conduction barriers increase from 0.39 eV to 0.45 eV as the proton number is increased. The proton-proton radial distribution begins to rise at $2{\AA}$ and peaks at $4{\AA}$, which is half the distance expected, based on the proton concentration. Density functional theory (DFT) calculations find proton/proton distances of 2.60 and $2.16{\AA}$ in the lowest energy two-proton configurations. A simple average of the limiting barriers for 7-10 step periodic long range paths found via graph theory at 1100 K shows an increase in activation barrier from 0.32 eV to 0.37 eV when a proton is added. Both KMC and graph theory show that protons can affect each other's pathways and raise the overall conduction barriers.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제27권11호
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• pp.1903-1906
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• 2006