몇가지 채소류(오이, 무우, 마늘, 생강 및 감자)의 펀치특성을 살펴보기 위하여 식품물성 측정기로 일정하게 힘을 가하면서 힘-거리-시간 간의 관계를 살펴보고 성분함량 및 세포특성과의 관계를 살펴본 결과는 다음과 같다. 힘-거리 및 거리-시간 곡선 상에는 많은 변곡점 및 파괴점이 관찰되었으며, 이는 시료의 구성세포가 가해진 힘에 대해 저항 또는 항복할때 나타나는 현상으로 탐침속도가 느릴때 크고 분명하였다. 파괴점까지 힘-시간 및 거리-시간에 대한 회귀분석 결과 상관계수는 0.95이상이었다. 탐침이 시료를 관통하는 시간과 그때의 힘은 생강이 5.63초 및 4.88 N으로 컸고 오이가 4.15초 및 2.00 N으로 작았으며, 탐침속도가 빠를 수록 더 많은 파괴힘을 필요로 하였다. 상관관계 분석결과 세포가 클수록 수분함량이 많고 파괴거리가 커지며, 세포의 규칙성, 시료의 즙액, 조밀도와 힘-시간 간의 기울기는 작아지는 관계를 보였다. 비중이 클수록 파괴힘, 거리 및 시간은 작아졌으며, 거리-시간곡선의 기울기는 힘-시간곡선의 기울기와 반비례 관계가 있었다.
한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.340-340
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2006
Applying force-distance curve measurement by atomic force microscopy to a theoretical mechanical model gives us elastic properties of polymer surfaces. Our group focuses on force-mapping method, in which force-distance curve is performed at each lattice point on a sample surface and subsequently a variety of properties derived from analytical results are combined to construct a 2-dimensional image. With this method we succeeded in deriving Young' s modulus distribution map method of rubbery/rubbery polymer blend surfaces with ${\sim}100\;nm$ lateral resolution. We also applied force-mapping method to another theory to divide distribution of hardness from that of adhesion. We will demonstrate recent progress.
오이, 마늘, 생강, 감자 및 무의 압축특성을 규명하기 위하여 식품물성 측정기로 압축 힘, 거리 및 시간을 측정하고 이들의 상관관계를 살펴보았다. 힘-거리 및 거리-시간 곡선은 비교적 간단한 형태를 나타냈고 변곡점들이 잘 나타나지 않았다. 파괴점까지의 시간은 감자가 압축속도 60mm/min에서 11.79, 압축속도 120mm/min에서 6.16초로 가장 길었다. 마늘은 각각 9.65 및 4.55초로 적게 소요되었는데 이는 시료의 압축강도에 따른 차이 때문으로 생각된다. 파괴힘은 무와 감자는 압축속도별로 16.64∼20.00N으로 가장 컸으며, 파괴시에 시료는 탐침 밑에 뭉개어지는 거동을 보였다. 압축시험시 파괴점까지의 힘-시간과 거리-시간에 대한 회귀분석 결과 상관계수 값이 0.96이상이었으며, 시료간의 차이는 작았다. 힘-시간 곡선의 기울기는 오이와 마늘이 1.772∼3.385로 가장 켰으며, 감자가 각각 1.743 및 3.338로 작았으며, 거리-시간 곡선의 기울기와는 반비례 관계를 나타냈다.
도토리묵의 관통검사와 Back Extrusion test를 실시하여 각각의 특징적인 force-distance curve를 구하였다. 관통검사시에 관여하는 compression force와 shear force의 기여도를 알기 위하여 $K{\acute{c}}$와 $K{\acute{s}}$를 계산하였다. 도토리묵의 관통에는 compression force가 훨씬 더 크게 기여하고, 도토리묵의 농도가 클수록 탐침의 지름이 커질수록 그 기여도가 더 증가하였다. Back Extrusion test에 의해 얻어지는 maximum Extrusion force는 시료량의 증감에는 변화가 없었지만, 도토리묵의 농도가 증가함에 따라서는 그 값이 증가하였다.
The wear characteristic of Zircaloy-4 tube, which is used for a cladding of light water reactor fuel rod, is investigated experimentally. The experiment is conducted with contacting the crossed tube specimens in air as well as in water at room temperature with various combination of contact normal force and sliding distance of reciprocating motion. The contour and the volume of each wear are examined to study the effect of contact condition and environment on wear. As a result, it is found that the wear volume in the water environment is larger than that in the air for all the contact (i.e., force and sliding distance) conditions. However, the wear depth is greater in air than in water if the contact normal force and the sliding distance are larger. These are explained by the ease of detachment of wear particles from the contact surface. On the other hand, workrate model is applied with the contact shear force range measured by our wear tester. Investigated is the correlation between the workrate and the wear volume increase rate of the present experiment. The parabolic curve is found to fit well for the present wear data.
본 총설에서는 주사형프로브현미경의 원리와 응용에 관하여 간략히 설명하고 최근 본 그룹에 의하여 활발하게 연구되고 있는 나노탐침과 AFM(원자간력현미경 atomic force microscopy)을 이용한 저침습성(low-invasive) 단일세포 조작기술과 고효율 유전자 도입기술을 소개하고자 한다. 시판 AFM 탐침을 침상구조로 가공한 나노탐침과 AFM을 이용하였을 경우, 탐침의 세포삽입의 성공여부를 force-distance curve 상의 척력소실의 유무로 판단할 수 있다. 침상 나노탐침을 사용하면 대부분의 세포에서 80~90%의 고효율 세포삽입이 가능하여 마이크로인젝션용 미세관을 이용하는 경우보다 세포삽입효율이 높았다. 또한 나노탐침의 직경이 400 nm 이하의 경우에는 세포 종류에 관계없이 장시간 나노탐침의 삽입에도 세포활성에 큰 영향이 없었다. 침상나노탐침을 이용하여 DNA를 도입하였을 경우에도 기존의 DNA 도입방법과 비교하여 높은 도입효율과 유전자 발현율로 DNA를 도입할 수 있는 가능성을 확인하였다.
Atomic force microscopy (AFM) has been widely utilized as a versatile tool not only for imaging surfaces but also for understanding nano-scale interfacial phenomena. By measuring the responses of the photo detector due to bending and torsion of the cantilever, which are caused by the interactions between the probe and the sample surface, various interfacial phenomena and properties can be explored. One of the challenges faced by AFM researchers originates in the physics of measuring the small forces that act between the probe of a force sensing cantilever and the sample. To understand the interactions between the probe and the sample quantitatively, the force calibration is essential. In this work, the procedures used to calibrate AFM instrumentation for nano-scale force measurement in normal and lateral directions are reviewed.
This work is the attempt to give qualitative explanations to complex magnetic phenomena which are observed in the previously proposed magnetostrictive sensor capable of ultrasonic waves and rotational speed measurement. The law of approach is adopted as analysis tool in order to account for some extraordinary output patterns and proved to be effective. The distance between the anhysteretic curve current magnetic state and the variation of anhysteretic curve by stress mainly determine the sensor output shapes and their uniqueness. It is also experimentally verified that the precisely determined bias magnetic field strength can not only remove the unusual output parts but also maximize its sensitivity.
한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.288-288
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2006
Natural rubbers (NR) reinforced by multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) was found to show extraordinary improvement of mechanical property. We speculated that this was owing to the interfacial phase that surrounded CNT and investigated about the phase by atomic force microscopy (AFM). Using force modulation mode and force-distance curve analyses, we succeeded in obtaining the information of its nanometer-scale rheological property. We found that was actually surrounded by the interfacial phase, that had softer modulus than NR matrix.
In this work, imaging and study of elastic property of the living cell was performed. The motivation of this work was to seek the possibility of exploiting Young's modulus as a disease indicator using Atomic Force Microscope (AFM) and also to gain fundamental understanding of cell mechanics for applications in medical nanorobots of the future. L-929 fibroblast adherent cell was used as the sample. Imaging condition in cell culturing media environment was done in very low speed ($20{\mu}m/ s$) compared to that in the ambient environment. For measuring the Young's modulus of the living cell, AFM indentation method was used. From the force-distance curve obtained from the indentation experiment the Young's modulus could be derived using the Hertz model. The Young's modulus of living L-929 fibroblast cell was $1.29{\pm}0.2$ kPa.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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