Journal of information and communication convergence engineering
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제17권1호
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pp.49-59
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2019
Biosensors, which are analysis devices used to convert biological reactions into electric signals, are made up of a receptor component and a signal transduction part. Graphene quantum dots (GQDs) and carbon quantum dots (CQDs) are new types of carbon nanoparticles that have drawn a significant amount of attention in nanoparticle research. The unique features exhibited by GQDs and CQDs are their excellent fluorescence, biocompatibility, and low cytotoxicity. As a result of these features, carbon nanomaterials have been extensively studied in bioengineering, including biosensing and bioimaging. It is extremely important to find biomaterials that participate in biological processes. Biomaterials have been studied in the development of fluorescence-based detection methods. This review provides an overview of recent advances and new trends in the area of biosensors based on GQDs and CQDs as biosensor platforms for the detection of biomaterials using fluorescence. The sensing methods are classified based on the types of biomaterials, including nucleic acids, vitamins, amino acids, and glucose.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제13권4호
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pp.165-170
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2012
One-dimensional, nanomaterial field effect transistors (FET) are promising sensors for bio-molecule detection applications. In this paper, we review fabrication and characteristics of 1-D nanomaterial FET type biosensors. Materials such as single wall carbon nanotubes, Si nanowires, metal oxide nanowires and nanotubes, and conducting polymer nanowires have been widely investigated for biosensors, because of their high sensitivity to bio-substances, with some capable of detecting a single biomolecule. In particular, we focus on three important aspects of biosensors: alignment of nanomaterials for biosensors, surface modification of the nanostructures, and electrical detection mechanism of the 1-D nanomaterial sensors.
In-situ observations of nano-scale behavior of nanomaterials are very important to understand onthe nano-scale phenomena associated with phase change, atomic movement, electrical or optical properties, and even reactions which take place in gas or liquid phases. We have developed on the in-situ experimental technologies of nano-materials (nano-cluster, nanowire, carbon nanotube, and graphene, et al.) and their interactions (percolation of metal nanoclusters, inter-diffusion, metal contacts and phase changes in nanowire devices, formation of solid nano-pores, melting behavior of isolated nano-metal in a nano-cup, et al.) by nano-discovery membrane platform [1-4]. Between two microelectrodes on a silicon nitride membrane platform, electrical percolations of metal nano-clusters are observed with nano-structures of deposited clusters. Their in-situ monitoring can make percolation devices of different conductance, nanoclusters based memory devices, and surface plasmonic enhancement devices, et al. As basic evidence on the phase change memory, phase change behaviors of nanowire devices are observed at a nano-scale.
Carbon-based materials such as carbon nanotubes and graphene have emerged as promising building blocks in applications for nanoelectronics and energy devices due to electrical property, ease of processability, and relatively inert electrochemistry. In recent years, there has been considerable interest in core-shell nanomaterials, in which inorganic nanowires are surrounded by inorganic or organic layers. Especially, carbon encapsulated semiconductor nanowires have been actively investigated by researchers in lithium ion batteries. We report a method to synthesize silicon nanowire (SiNW) core/carbon shell structures by chemical vapor deposition (CVD), using methane (CH4) as a precursor at growth temperature of $1000{\sim}1100^{\circ}C$. Unlike carbon-based materials synthesized via conventional routes, this method is of advantage of metal-catalyst free growth. We characterized these materials with FE-SEM, FE-TEM, and Raman spectroscopy. This would allow us to use these materials for applications ranging from optoelectronics to energy devices such as solar cells and lithium ion batteries.
Lee, Seulbee;Lee, Min Eui;Song, Min Yeong;Cho, Se Youn;Yun, Young Soo;Jin, Hyoung-Joon
Carbon letters
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제20권
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pp.32-38
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2016
In this study, cellulose nanoplates (CNPs) were fabricated using cellulose nanocrystals obtained from commercial microcrystalline cellulose (MCC). Their pyrolysis behavior and the characteristics of the product carbonaceous materials were investigated. CNPs showed a relatively high char yield when compared with MCC due to sulfate functional groups introduced during the manufacturing process. In addition, pyrolyzed CNPs (CCNPs) showed more effective chemical activation behavior compared with MCC-induced carbonaceous materials. The activated CCNPs exhibited a microporous carbon structure with a high surface area of 1310.6 m2/g and numerous oxygen heteroatoms. The results of this study show the effects of morphology and the surface properties of cellulose-based nanomaterials on pyrolysis and the activation process.
Lee, Seunghyeon;Lee, Sang Kyu;Jang, Daseul;Shim, Bong Sup
Elastomers and Composites
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제52권1호
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pp.69-80
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2017
Conducting polymers and carbon nanomaterials offer a wide range of applications because of their unique soft conducting properties. Specifically, these conducting polymer-carbon nanocomposites have recently been utilized in bioengineering applications, partly because of their improved biocompatibility compared to conventional conducting materials such as metals and ceramics. Based on the assumption that these composites offer an important application potential as functional materials for biomedical devices or even as biomaterials, this review surveys the recent research trends on conducting polymers-carbon nanocomposites, focusing on bioengineering applications such as polyaniline (PANI), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) or PEDOT, polypyrrole (Ppy), and carbon nanotubes and graphene.
나노의약품(Nanomedicine)은 나노기술이 접목된 신기능성 의약품을 의미하며 빠르게 발전하고 있는 신생 분야이다. 아직 상용화된 나노의약품은 많지 않지만 최근 나노기술이 접목된 진단 및 치료제제가 속속 개발되면서 기존 의약품을 대체하는 추세에 있다. 나노의약품 연구는 지난 10여년 동안 미국과 유럽을 중심으로 활발히 진행되었으며, 그 결과로 2000년대에 접어서면서 나노의약품 관련 특허 및 논문의 수가 급속히 증가하고 있다. 본 총설에서는 탄소 나노소재, 고분자 약물전달 시스템, 진단영상 소재 등과 같은 대표적인 나노의약품의 연구개발 동향을 소개하고 있다.
This article describes recent work on mechanics of carbon nanotubes, one of the most fundamental and amazing man-made nanostructures. The noteworthy point is that "nano"-scale mechanics of carbon nanotubes can be well described by the continuum elastic theories for "macro"-scale thin shells. This provides an efficient means to elucidate mechanical deformation effects of carbon nanotubes on their physical and chemical properties, which is significant to develop new-generation nanomaterials based on nanotubes and their composites. Potential applications of the mechanical deformation of nanotubes in nano-electronics and nano-biology are also commented. In addition, theoretical investigations regarding external pressure buckling is carried out here and we have numerically confirmed that larger N (the number of layers) and a smaller D (the innermost diameter) make "corrugation modes" with a larger mode-index k be energetically favored.
We report the growth of carbon nanotubes (CNT) on Invar-42 plates using coal tar pitch (CTP) by chemical vapor deposition (CVD) method. The solid phase CTP is used as an inexpensive carbon source since it produces a bunch of hydrocarbon gases such as $CH_4$ and other $C_xH_v$ by thermal decomposition over $450^{\circ}C$. The Invar-42 is a representative Ni-based ferrous alloy and can be used repetitively as a substrate for CNT growth because Ni and Fe are used as very active catalytic elements. We changed mixing ratio of carrier gases, argon and hydrogen, and temperature of growth region. It was found that the optimum gas ratio and temperature for high quality CNT growth are $Ar:H_2=400:400$ sccm and $1000^{\circ}C$, respectively. In addition, the carbon nanoball (CNB) was also obtained by just changing the mixing ratio to $Ar:H_2=100:600$ sccm. Finally, CTP can be employed as a versatile carbon source to produce various carbon-based nanomaterials, such as CNT and CNB.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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