• 대한화학회지
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• 제57권5호
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• pp.618-624
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• 2013

코어-쉘 형태의 금@은 나노입자가 재구성된 자기조립 블록공중합체 역마이셀 박막에 선택적으로 결합하여 특정 클러스터 배열을 형성하도록 유도하였고, 생성된 배열에 대하여 나노입자 사이의 상호작용에 따른 국소 표면 플라즈몬 결합 현상을 고찰하였다. 금@은 나노입자 배열을 제조하기 위해 폴리스티렌-블록-폴리(4-비닐피리딘) 역마이셀 박막을 주형으로 선택하였으며, 특정 용매 처리에 의해 선택적으로 유도되는 역마이셀 박막의 재구성 현상을 바탕으로, 폴리비닐피롤리돈으로 안정화된 금@은 나노입자의 도입 방법에 따라 규칙적이거나 무질서한 두가지 유형의 금@은 나노입자의 배열을 제조하였다. 금@은 나노입자를 안정화시키기 위하여 사용한 리간드 종류, 금 코어와 은 쉘의 결합, 은 쉘의 두께 변화, 및 금@은 나노입자의 배열 형태 등의 다양한 변수에 따라 발현되는 국소 표면 플라즈몬 결합 현상을 자외선-가시광 흡광 스펙트럼으로 관찰하였다. 최종적으로 나노입자 배열을 표면 증강 라만 산란 현상을 고찰하기 위한 기판으로써 응용하였으며 금@은 나노입자 패턴의 결합 정도에 상응하는 현저히 증강된 라만 신호를 관찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.293-294
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• 2011

It is known that semiconductor quantum-dot (QD) heterostructures have superior zero-dimensional quantum confinement, and they have been successfully applied to semiconductor laser diodes (QDLDs) for optical communication and infrared photodetectors (QDIPs) for thermal images [1]. The self-assembled QDs are normally formed at Stranski-Krastanov (S-K) growth mode utilizing the accumulated strain due to lattice-mismatch existing at heterointerfaces between QDs and cap layers. In order to increase the areal density and the number of stacks of QDs, recently, sub-monolayer (SML)-thick QDs (SQDs) with reduced strain were tried by equivalent thicknesses thinner than a wetting layer (WL) existing in conventional QDs (CQDs) by S-K mode. Despite that it is very different from CQDs with a well-defined WL, the SQD structure has been successfully applied to QDIP[2]. In this study, optical characteristics are investigated by using photoluminescence (PL) spectra taken from self-assembled InAs/GaAs QDs whose coverage are changing from submonolayer to a few monolayers. The QD structures were grown by using molecular beam epitaxy (MBE) on semi-insulating GaAs (100) substrates, and formed at a substrate temperature of 480$^{\circ}C$ followed by covering GaAs cap layer at 590$^{\circ}C$. We prepared six 10-period-stacked QD samples with different InAs coverages and thicknesses of GaAs spacer layers. In the QD coverage below WL thickness (~1.7 ML), the majority of SQDs with no WL coexisted with a small amount of CQDs with a WL, and multi-peak spectra changed to a single peak profile. A transition from SQDs to CQDs was found before and after a WL formation, and the sublevel of SQDs peaking at (1.32${\pm}$0.1) eV was much closer to the GaAs bandedge than that of CQDs (~1.2 eV). These revealed that QDs with no WL could be formed by near-ML coverage in InAs/GaAs system, and single-mode SQDs could be achieved by 1.5 ML just below WL that a strain field was entirely uniform.

• 접착 및 계면
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• 제16권3호
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• pp.116-121
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• 2015

본 연구에서는 발수성 재료로 쓰이고 상대적으로 가격이 비싼 불소계 실란을 대체하기 위해 octadecyltrichlorosilane (OTS)을 사용하였다. 코팅층의 기계적 접착강도를 향상시키기 위해 무기바인더를 산 촉매 하에서 졸-겔 반응에 의해 분산시켜 합성하였다. 합성된 실리카 나노입자는 나노크기의 거칠기를 제공하기 때문에 초소수성을 쉽게 얻기 어려우므로 유기용매에 의한 입자의 응집을 유도하였다. 실리카 나노입자의 적절한 크기 선택에 따라 OTS를 사용해서 표면을 소수화 시킨 후 유기용매의 양이 증가함에 따라 초소수성의 표면을 얻었고 극도의 물 반발 거동이 zero sliding angle과 함께 관찰되었다. 이러한 초소수성은 용매와의 혼합과 상관없이 유전상수가 25보다 작은 값을 가졌으며 용매 내에서 입자의 응집을 통해 유도된 초소수성 표면을 제조하는 것이 저유전상수 값에 대한 지표가 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.228.2-228.2
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• 2015

We have developed a TOF-MEIS system using 70~100 keV He+. A TOF-MEIS system was designed and constructed to minimize the ion beam damage effect by utilizing a pulsed ion beam with a pulse width < 1 ns and a TOF delay-line-detector with an 120 mm diameter and a time resolution of 180 ps. The TOF-MEIS is an useful tool for interfacial analysis of the composition and structure of nano and bio systems. Our recent applications are reported. We investigated the effect with Polyaspartic Acid (pAsp) and Osteocalcin on the initial bone growth of calcium hydroxyl appatite on a carboxyl terminated surface. When pAsp is not added to the self-assembled monolayers of Ca 2mM with Phosphate 1.2 mM, the growth procedure of calcium hydroxyl appatite cannot be monitored due to its rapid growth. When pAsp is added to the SAMs, the initial grow stage of the Ca-P can be monitored so that the chemical composition and their nucleus size can be analyzed. Firstly discovered the existence of 1-nm-sized abnormal calcium-rich clusters (Ca/P ~ 3) comprised of three calcium ions and one phosphate ion. First-principles studies demonstrated that the clusters can be stabilized through the passivation of the non-collagenous-protein mimicking carboxyl-ligands, and it progressively changes their compositional ratio toward that of a bulk phase (Ca/P~1.67) with a concurrent increase in their size to ~2 nm. Moreover, we found that the stoichiometry of the clusters and their growth behavior can be directed by the surrounding proteins, such as osteocalcin.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.74-78
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• 2003

본 논문에서는 금속의 표면 플라즈몬 공명으로 인한 금속-유전체 경계면에서의 국소적 전자기장의 강화 효과를 이용하여 표면 플라즈몬을 유발하는 금 박막을 유리 기판위에 증착하고, 프리즘 커플러를 이용한 소산장의 공명 흡수현상을 이차원 영상 으로 얻었다. 특히 DNA/단백질 칩 등 향후 가능한 다채널 시스템에의 응용을 고려하여11-MUA, 11-MUOH 등 자기조립 단분자막(SAM)을 크롬 마스크와 리토그래피, 그리고 Shadow mask와 광 산화반응을 이용하여 금 표면 위에 패터닝 하였다. 텅스텐-할로겐 램프와 중심파장이 ${\lambda}_0=633$ nm의 대역통과 필터를 사용하여 이 평행광을 프리즘 커플러에 입사시켜 반사되어 나오는 반사광의 이차원 영상을 얻었다. 이와는 별도로 ${\lambda}_0=633$ nm의 레이저를 이용하여 단분자막이 코팅되어 있을 때와 없을 때의 공명각의 변화를 관찰하였다. 얻어진 이차원 영상의 위치에 따른 화소 값의 변화를 단분자 막의 두께의 변화에 따라 보정하고, 알려진 매질의 SPR 특성을 Fresnel 방정식에 따라 이론적으로 계산하면 다채널 표면 영상으로부터 항원-항체 등 단백질의 결합 정도를 정량적으로 측정할 수 있다.

• 한국재료학회지
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• 제22권8호
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• pp.433-438
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• 2012

A chemical process involves polymerization within microspheres, whereas a physical process involves the dispersion of polymer in a nonsolvent. Nano-sized monodisperse microspheres are usually prepared by chemical processes such as water-based emulsions, seed suspension polymerization, nonaqueous dispersion polymerization, and precipitation polymerizations. Polymerization was performed in a four-necked, separate-type flask equipped with a stirrer, a condenser, a nitrogen inlet, and a rubber stopper for adding the initiator with a syringe. Nitrogen was bubbled through the mixture of reagents for 1 hr. before elevating the temperature. Functional silane (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) was used for the modification of silica nanoparticles and the self-assembled monolayers obtained were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), laser scattering system (LSS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), elemental analysis (EA), and thermogravimetric analysis (TGA). In addition, polymer microspheres were polymerized by radical polymerization of ${\gamma}$-mercaptopropyl modified silica nanoparticles (MPSN) and acrylamide monomer via precipitation polymerization; then, their characteristics were investigated. From the elemental analysis results, it can be concluded that the conversion rate of acrylamide monomer was 93% and that polyacrylamide grafted to MPSN nanospheres via the radical precipitation polymerization with AAm in ethanol solvent. The microspheres were successfully polymerized by the 'graft from' method.

• Tribology and Lubricants
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• 제21권3호
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• pp.107-113
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• 2005

Micro/nano adhesion and friction properties of self-assembled monolayers (SAMs) with different head- and end-group were experimentally studied according to the coating methods. Various kinds of SAM having different spacer chains (C10 and C18), head-group and end-group were deposited onto Si-wafer by dipping and chemical vapour deposition (CVD) methods under atmospheric pressure, where the deposited SAM resulted in the hydrophobic nature. The adhesion and friction properties between tip and SAM surfaces under nano scale applied load were measured using an atomic force microscope (AFM) and also those under micro scale applied load were measured using a ball-on-flat type micro-tribotester. Surface roughness and water contact angles were measured with SPM (scanning probe microscope) and contact anglemeter respectively. Results showed that water contact angles of SAMs with the end-group of fluorine show higher relatively than those of hydrogen. SAMs with the end-group of fluorine show lower nano-adhesion but higher micro/nanofriction than those with hydrogen. Water contact angles of SAMs coated by CVD method show high values compared to those by dipping method. SAMs coated by CVD method show the increase of nano-adhesion but the decrease of nano-friction. Nano-adhesion and friction mechanism of SAMs with different end-group was proposed in a view of size of fluorocarbon molecule.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권3호
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• pp.330-337
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• 2011

본 연구에서는 자기조립단분자막(SAM)의 연구에 유용한 일련의 $\omega$-mercapto alkyl amine 1 및 $\omega$-mercapto alkanoic acid 2를 만드는 제조공정을 서술하였다. 먼저 첫 번째 목표물질인 $\omega$-mercapto alkyl amine 1의 제조방법은 다음과 같다: 먼저 시중에서 시판되는 potassium phthalimide와 $\omega$-bromo alcohol을 $80{^{\circ}C}$, DMF 용매에서 치환반응으로 화합물 3을 합성하였다. 아민기와 알코올기를 포함하는 화합물 4을 합성하기 위하여 먼저 화합물 3를 hydrazine hydrate로 환류시킨 후, 이어서 c-HCl로 처리하여 부반응물 5를 수반하여 생성물 4를 76-98% 수율로 만들었다. $\omega$-aminoakanol 4의 hydroxyl기를 HBr로 브로민화반응을 하여 $\omega$-bromoamine 화합물 6을 34-97% 수율로 만들었다. 티올기를 도입하기 위하여 화합물 6을 95% 에탄올 속에서 thiourea와 치환 반응하여 $\omega$-aminoalkanthiuronium 7을 만든 다음, 이 화합물을 센 염기(KOH)와 센 산으로 처리하여 목표화합물, $\omega$-mercapto alkylamines 1을 총 5단계를 걸쳐서 제조하였다. 덧붙여 두 번째 목표물질인 $\omega$-mercapto alkanoic acid 2는 다음과 같이 2단계를 통하여 제조하였다: $\omega$-bromo alkanoic acid를 95% 에탄올 속에서 thiourea로 처리하여 화합물 7을 만든 다음, 센 염기(KOH)를 처리하여 thiuronium bromide 를 제거한 후, 다시 센 산(HCl) 수용액으로 처리하여 두 번째 목표화합물 $\omega$-mercapto alkanoic acid 2을 얻었다. 제조한 긴 사슬 알킬티올 1과 2 유도체들은 금속(Au, Pt, Ti)에 자기조립단분자 막을 형성함으로써 단백질, 효소 및 다양한 생체분자를 고정하는 연결자로 사용될 수 있으며, 그 밖에 금속의 표면개질을 이용하여 다양한 응용 연구를 위한 화학 도구로 사용될 수 있다.

• KSBB Journal
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• 제21권4호
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• pp.279-285
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• 2006

본 연구에서는 trypsin을 모델 단백질로 하여 단백질 본연의 환성을 유지할 수 있는 고정화 방법을 찾기 위하여 공유결합방법과 친화력 결합방법을 이용하여 trypsin을 고정화 하였다. Streptavidin-biotin system을 이용한 고정화 방법은 bioactivity 유지측면에서 공유결합 방법보다 우수함을 확인하였다. 하지만 streptavidin-biotin system을 이용하였을 때 고정화 수율이 낮은 것은 해결해야 할 과제이다. 분자량이 다른 기질들(BAPNA, insulin, BSA)을 대상으로 고정화 trypsin의 부위 특이적 절단 특성을 분석한 결과 streptavidin-biotin에 의해 고정화된 trypsin이 절단효율도 높고 sequence coverage도 높은 것으로 확인되었다. 또한 공유결합된 trypsin은 견고한 분자구조를 나타낸 반면 streptavidin-biotin system으로 고정화된 trypsin은 유연성이 높은 것을 QCM-D를 이용하여 관찰할 수 있었다. 따라서 streptavidin-biotin system에 의한 고정화 방법에서 streptavidin-biotin 결합이 일종의 spacer arm 역할을 하면서 고정화된 trypsin의 분자유연성을 향상시켜 절단반응의 부위특이성과 절단수율을 향상시키는 것으로 판단되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.210-210
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• 2013

그래핀은 뛰어난 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있는 2차원 물질로, 대면적 합성법과 전사 공정을 통해 다양한 기판에서의 사용이 가능해지면서 차세대 전자 소자로 활용하기위한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 디스플레이, 태양전지의 전극과 전계 효과 트랜지스터의 채널로 적용한 연구에서 우수한 결과들을 보이고 있다. 특히, 금속/금속 산화물 전극은 염료 감응형 태양전지와 유기 발광 다이오드 구조에서 화학적으로 불안정할 뿐 아니라 일함수가 고정되어 쇼트키 접촉이 형성되면 저항을 낮추기 어렵지만, 그래핀은 금속/금속 산화물 전극보다 화학적으로 안정하고 일함수의 조절이 가능해 옴 접촉 형성에 용이하다. 그래핀의 일함수를 조절하는 연구는 크게 공유결합과 비공유 결합을 이용한 방법이 시도된다. 공유 결합을 이용한 방법은 합성과정에서 그래핀의 구조에 내재된 결함 혹은 새로운 결함을 형성하여 다른 원소를 첨가하는 방법이다. 이러한 방법은 그래핀의 결함 영역에서 작용하기 때문에 그래핀 전자 구조의 높은 수준 조절을 위해선 그래핀 구조의 파괴가 동반된다. 반면, 비공유 결합을 이용한 방법은 전하 이동 도핑 효과를 이용해 그래핀의 전자 구조를 제어하는 방법으로, 금속/금속산화물/기능기와 그래핀의 적층으로 복합 구조를 형성하는 방법이다. 금속/금속 산화물과의 복합구조는 안정적인 p-형 도핑이 보고되었지만, n-형 도핑은 대기중의 수분, 산소 그리고 기판과의 상호작용에 의해 대기중에서 불안정해 추가적인 피막공정이 요구된다. 기능기를 이용한 적층 구조는 그래핀과 기판사이의 상호작용 혹은 그래핀 전자 구조를 다양한 기능기를 이용해 제어하는 것으로, 이극성을 가진 자기정렬 단일층(self-assembled monolayers)이 대표적인 방법이다. 공간기(spacer)의 길이나 말단기(end group)의 종류로 p-형과 n-형의 도핑 수준을 제어할 수 있지만, 흡착기(chemisorbing groups)의 반응성이 기판의 화학적, 물리적 표면상태에 의존하기때문에 기판 선택이 제약되며 전처리 공정이 요구될 수 있는 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 기판에 적용가능한 용액 공정을 이용해 그래핀과 고분자를 적층하였고, 안정적이고 효과적으로 일함수를 낮추는 구조를 확인하였다.