• 제목/요약/키워드: hydrogen bonds

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젖은 표면 파지용 로봇 그리퍼 응용을 위한 하이브리드 계면 구조 개발 (Development of hybrid interfacial structure on wet surfaces for robotic gripper applications)

  • 김다완
    • 문화기술의 융합
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    • 제8권5호
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    • pp.685-690
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    • 2022
  • 연질 접착제에 대한 최근의 연구는 그들의 화학적 또는 기계적 구조가 살아있는 조직과 어떻게 강하게 상호작용하는지를 깊이 이해하고자 했다. 그 목적은 급성 또는 만성 질환 환자의 충족되지 않은 요구를 최적으로 해결하는 것이다. 정전기(수소 결합)와 기계적 상호 작용(모세관 보조 흡입 스트레스)을 모두 포함하는 시너지 접착은 조직에 대한 장기간의 불안정한 결합과 관련된 과제를 극복하는 데 효과적인 것으로 보인다. 본 연구에서는 화학 잔류물이 없는 접착의 정전적이고 기계적으로 시너지 메커니즘을 기반으로 한 로봇 그리퍼 인터페이스용 하이브리드 구조를 보고한다. 메커니즘을 추론하기 위해 하이브리드 구조를 기반으로 한 열역학적 모델을 분석하였다. 모델은 엘라스토머 구조에 내장된 하이드로젤의 열역학적으로 제어된 팽창이 습한 표면과의 지속가능한 접착력 향상과 박리 방향의 화학적 잔류물 없는 탈착력을 향상시킨다는 실험 결과를 뒷받침했다.

6-(2-pyridyl)-3, 5-hexadiyn-1-ol의 용매 비의존 분자구조 (The Solvent-Independent Structure of 6-(2-pyridyl)-3, 5-hexadiyn-1-ol)

  • 서일환;이진호
    • 한국결정학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.36-42
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    • 1995
  • 상기제목의 화합물의 두가지 단결정이 n-hexane/CH2C12 과 n-hexane/Et2O 의 용매에 의하여 얻어졌으며, 그들의 서로 다른 공간군에도 불구하고 그들의 분자구조는 동일함이 밝혀졌다. C22H18N2O2 (I), Mr=343.70, Monoclinic, Pa, a=14.595(2), b=5.413(2), c=12.218(2)Å, β=96.86(1)°, V=958.3Å3, Z=2, Dx=1.19 Mgm-3, λ(MoKα)=0.71069Å, μ=0.072mm-1, F(000)=360.0, T=292K, 756 유일한 반사강도에 대하여 R=0.104이다. 한 비대칭단위는 분자간의 두 개의 N-H…O 수소결합으로 연결된 dimer이다. C11H9NO (II), Mr=171.85, Monoclinic, P21/a, a=14.611(2), b=5.423(6), c=12.191(2)Å, β=96.89(1)°, V=959.0Å3, Z=4, Dx=1.19 Mgm-3, λ(MoKα)=0.71069Å, μ=0.072mm-1, F(000)=360.0, T=293K, 824 개의 유일한 반사강도에 대한 R=0.066이다. 한 분자가 비대칭단위를 이루고 있으며 대칭중심관계에 있는 두 개의 N-H…O 수소결합으로 dimer 를 형성한다. 양쪽 구조에서 공히 선형인 diyne chain에 의하여 연결된 pyridyl 고리와 C(10)-C(11)-O가 만드는 평면간의 이면각은 수직에 가까우며, 그 분자들은 b-축을 반복주기로하여 b-축을 따라 쌓여있다.

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Thiourea Deirvatives의 결정과 분자구조 (제1보) (The Crystal Structure of Thiourea of Derivatives(I))

  • 박영자;서정선;구정회
    • 대한화학회지
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    • 제21권5호
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    • pp.307-319
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    • 1977
  • Thiourea derivative인 $N-({\alpha}-dimethyl\;{\beta}-hydroxy)ethyl\;N'-cyclohexyl\;thiourea,\;C_{ll}H_{22}N_2OS)$의 결정 및 분자구조를 X-선 회절법으로 해명하였다. 이 화합물의 결정은 공간군 $P_{bca}$에 속하는 orthorhombic 형으로 a = 10.33(3), b = 11.82(3), c = 22.57(4)${\AA}$ 이고 Z = 8이다. Weissenberg 사진촬영으로 얻은 회절반점의 총수는 1414개이며 중원자법을 이용하여 구조해명을 한 후 최소자승법으로 정밀화하였으며 최종 R값은 0.13이다. Cyclohexane ring은 normal chair conformation을, thiourea 부분은 평면을 이루고 있다. 일차 알코올의 hydroxyl group은 N(2)원자와 분자내 수소결합을 이뤄서 전체분자를 안정화시키고 있다. 분자들은 결정내에서 수소결합과 van der Waals힘으로 서로 결합되어 있다. 분자내 수소결합 N(2)-H${\cdot}{\cdot}{\cdot}$O는 강한 수소결합으로 N${\cdot}{\cdot}{\cdot}$O 길이는 2.71${\AA}$이고, 분자간 수소결합 O${\cdot}{\cdot}{\cdot}$H${\cdot}{\cdot}{\cdot}$S의 O${\cdot}{\cdot}{\cdot}$S 길이는 3.02${\AA}$으로 b축에 나란하다.

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티타니아, 바나디아, 지르코니아, 세리아를 고정한 실리카에 담지된 백금 촉매의 분산성과 안정성 (Dispersion and Stability of Platinum Catalysts Supported on Titania-, Vanadia-, Zirconia- and Ceria-Incorporated Silicas)

  • 김미영;서곤;박정현;신채호;김은석
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권1호
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    • pp.1-9
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    • 2011
  • 티타니아, 바나디아, 지르코니아, 세리아를 고정한 실리카에 백금을 담지한 후 과산화수소로 처리하여 제조한 백금 촉매에서 산화물 고정과 과산화수소 처리가 백금의 분산 상태 및 일산화탄소 산화반응에서 이들의 촉매 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 산화물을 고정하고 과산화수소로 처리하면 실리카에도 백금이 잘 분산될 수 있음을 XRD, TEM, EXAFS, XPS, 일산화탄소 화학흡착 방법으로 검증하였다. 그러나 일산화탄소의 흡착성질과 일산화탄소 산화반응에서 촉매 활성은 고정한 산화물 종류에 따라 상당히 달랐다. 티타니아, 지르코니아, 세리아를 실리카에 고정하고 과산화수소로 처리하여 제조한 백금 촉매에서는 백금의 분산도가 높아져서 일산화탄소 산화반응에서 활성이 증진되었다. Pt-O-Zr 결합이 생성되어 백금의 분산도가 크게 향상된 지르코니아 고정 백금 촉매에서 산화물 고정과 과산화수소 처리로 인한 활성 증진 효과가 가장 컸다.

수소 생산을 위한 바이오오일 수증기 개질 반응에서의 니켈계 촉매 연구동향 (Research Trends of Ni-based Catalysts on Steam Reforming of Bio-oils for H2 Production: A Review)

  • 이다해;서현명;송윤하;이재경
    • 청정기술
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    • 제29권3호
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    • pp.163-171
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    • 2023
  • 최근 탄소중립을 위한 청정에너지로 주목받고 있는 수소는 기존에 화석연료의 수증기 개질 반응을 통한 생산에 의존해왔다. 하지만, 이산화탄소의 방출로 인한 한계가 있어 바이오매스 유래 바이오오일의 수증기 개질 반응이 대안으로 제안되고 있다. 바이오오일의 큰 분자량과 다양한 작용기를 가진 탄화수소들이 섞여 있는 복잡성으로 인해 Ni/Al2O3 개질 촉매의 비활성화되는 문제가 발생해 니켈계 촉매의 개선이 필요하다. 본 총설에서는 바이오오일의 수증기 개질 반응에 이용되는 니켈계 촉매의 개선을 활성상, 담체 및 조촉매의 관점에서 정리했다. 활성상은 고분자의 탄화수소들의 C-C, C-H 결합을 끊어 분해 및 전환하고, 귀금속 및 전이금속이 활용될 수 있다. 담체 및 조촉매는 격자산소를 이용하거나 산점을 억제해 촉매의 비활성화의 주요원인인 탄소 침적을 억제하는 방식으로 촉매를 개선할 수 있다. 바이오오일에 기반한 청정수소 생산에 있어 우수한 성능의 개질 촉매 개발은 중요한 역할을 할 것이다.

전하트랩형 NVSM의 게이트 유전막을 위한 질화산화막의 재산화특성에 관한 연구 (Characteristics of reoxidation of nitried oxide for gate dielectric of charge trapping NVSM)

  • 이상은;한태현;서광열
    • 한국결정성장학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.224-230
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    • 2001
  • 초박막 게이트 유전막 및 비휘발성 기억소자의 게이트 유전막으로 연구되고 있는 $NO/N_2O$ 열처리된 재산화 질화산 화막의 특성을 D-SIMS(Dynamic Secondary Ion Mass Spectrometry), ToF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry), AES(Auger Electron Spectroscopy)으로 조사하였다. 시료는 초기산화막 공정후에 NO 및 $N_2O$ 열처리를 수행하였으며, 다시 재산화공정을 통하여 질화산화막내 질소의 재분포를 형성토록하였다. 재산화에 있어서 습식산화시 공정에 사용된 수소에 의한 영향으로 계면 근처에 축적된 질소가 Si≡N 결합을 쉽게 이탈함에 따라 방출이 촉진되어 건식산화에 비하여 질소의 감소가 더욱 두드러지게 나타났다. 재산화에 따른 질화산화막내 질소의 거동은 외부로의 방출과 기판으로의 확산이 동시에 나타난다. 재산화후 질화산화막내 축적된 질소의 결합종을 분석한 결과, 초기산화막 계면근처의 질소는 SiON의 결합종이 주도적으로 나타나는 반면 재산화 후 새롭게 형성된 $Si-SiO_2$ 계면근처로 확산한 질소는 $Si_2NO$ 결합종이 주로 검출된다. SiON에 의한 질소의 미결합손과 $Si_2$NO에 의한 실리콘의 미겨랍손은 기억특성에 기여하는 결함을 포함하기 때문에 재산화 질화산화막내 존재하는 SiON과 $Si_2$NO 결합종은 모두 전하트랩의 기원과 관련된 결합상태로 예상된다.

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Adhesion of Model Molecules to Metallic Surfaces, the Implications for Corrosion Protection

  • de Wit, J.H.W.;van den Brand, J.;de Wit, F.M.;Mol, J.M.C.
    • Corrosion Science and Technology
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    • 제7권1호
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    • pp.50-60
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    • 2008
  • The majority of the described experimental results deal with relatively pure aluminium. Variations were made in the pretreatment of the aluminum substrates and an investigation was performed on the resulting changes in oxide layer composition and chemistry. Subsequently, the bonding behavior of the surfaces was investigated by using model adhesion molecules. These molecules were chosen to represent the bonding functionality of an organic polymer. They were applied onto the pretreated surfaces as a monolayer and the bonding behavior was studied using infrared reflection absorption spectroscopy. A direct and clear relation was found between the hydroxyl fraction on the oxide surfaces and the amount of molecules that subsequently bonded to the surface. Moreover, it was found that most bonds between the oxide surface and organic functional groups are not stable in the presence of water. The best performance was obtained using molecules, which are capable of chemisorption with the oxide surface. Finally, it was found that freshly prepared relatively pure aluminum substrates, which are left in air, rapidly lose their bonding capacity towards organic functional groups. This can be attributed to the adsorption of contamination and water to the oxide surface. In addition the adhesion of a typical epoxy-coated aluminum system was investigated during exposure to water at different temperatures. The coating was found to quite rapidly lose its adhesion upon exposure to water. This rapid loss of adhesion corresponds well with the data where it was demonstrated that the studied epoxy coating only bonds through physisorptive hydrogen bonding, these bonds not being stable in the presence of water. After the initial loss the adhesion of the coating was however found to recover again and even exceeded the adhesion prior to exposure. The improvement could be ascribed to the growth of a thin oxyhydroxide layer on the aluminum substrate, which forms a new, water-stable and stronger bond with the epoxy coating. Two routes for improvement of adhesion are finally decribed including an interphasial polymeric thin layer and a treatment in boiling water of the substrate before coating takes place. The adhesion properties were finely also studied as a function of the Mg content of the alloys. It was shown that an enrichment of Mg in the oxide could take place when Mg containing alloys are heat-treated. It is expected that for these alloys the (hydr)oxide fraction also depends on the pre-treatment and on the distribution of magnesium as compared to the aluminium hydroxides, with a direct impact on adhesive properties.

Structure of Water-Methanol Mixtures Studied by NIR Spectroscopy

  • Adachi, Daisuke;Katsumoto, Yukiteru;Sato, Harumi;Ozaki, Yukihiro
    • 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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    • 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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    • pp.1283-1283
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    • 2001
  • NIR spectroscopy has been used extensively to investigate the structure of water, alcohol and other self-associate molecules because the frequencies of NIR bands due to OH and NH groups strength of hydrogen bonds. We have studied the structure of water -methanol mixtures by use of NIR spectroscopy. Strong features in the 7200-6300 $cm^{-1}$ / region consist of a number of overlapped bands due to the combination of OH antisymmetric and symmetric stretching modes of water and the first overtone of the OH stretching modes of free and hydrogen bonded methanol, while weak fratures in the 6000-5800 cm-1 region are ascribed to the first overtones of $CH_3$ stretching modes of methanol. We will focus the discussion on the $CH_3$ stretching bands. They seem to show a significant shift is not clear from the spectra shown in figure 1(a). Figure 1(b) depicts the second derivative in the 6000-5700 $cm^{-1}$ / region. Now, it is clear from the second derivative that there are two major bands near 5950 and 5900 $cm^{-1}$ / and that they do show a shift be about 30 $cm^{-1}$ / Why do the $CH_3$ bands show the shift with increasing concentration of methanol\ulcorner Probably, the CH, group interacts directly with OH groups of water. The results in figure 1(b) demonstrate the usefulness of the second derivative in resolution enhancement as well as the potential of NIR spectroscopy in the studies of molecular interactions.(Figure omitted).

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Crystal Structure and Tautomerism Study of the Mono-protonated Metformin Salt

  • Wei, Xiaodan;Fan, Yuhua;Bi, Caifeng;Yan, Xingchen;Zhang, Xia;Li, Xin
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제35권12호
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    • pp.3495-3501
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    • 2014
  • A novel crystal, the mono-protonated metformin acetate (1), was obtained and characterized by elemental analysis, IR spectroscopy and X-ray crystallography. It was found that one of the imino group in the metformin cation was protonated along with the proton transfer from the secondary amino group to the other imino group. Its crystal structure was then compared with the previously reported diprotonated metformin oxalate (2). The difference between them is that the mono-protonated metformin cations can be linked by hydrogen bonding to form dimers while the diprotonated metformin cations cannot. Both of them are stabilized by intermolecular hydrogen bonds to assemble a 3-D supermolecular structure. The four potential tautomer of the mono-protonated metformin cation (tautomers 1a, 1b, 1c and 1d) were optimized and their single point energies were calculated by Density Functional Theory (DFT) B3LYP method based on the Polarized Continuum Model (PCM) in water, which shows that the most likely existed tautomer in human cells is the same in the crystal structure. Based on the optimized structure, their Wiberg bond orders, Natural Population Analysis (NPA) atomic charges, molecular electrostatic potential (MEP) maps were calculated to analyze their electronic structures, which were then compared with the corresponding values of the diprotonated metformin cation (cation 2) and the neutral metformin (compound 3). Finally, the possible tautomeric mechanism of the mono-protonated metformin cation was discussed based on the observed phenomena.

Crystal Structure and Spectroscopic Properties of Cyclic Dipeptide: A Racemic Mixture of cyclo(ᴅ-Prolyl-ʟ-Tyrosyl) and cyclo(ʟ-Prolyl-ᴅ-Tyrosyl)

  • Hong, Yong Pyo;Lee, Sung-Hong;Choi, Jong-Ha;Kashima, Ayana;Nakamura, Go;Suzuki, Takayoshi
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제35권8호
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    • pp.2299-2303
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    • 2014
  • Two diastereoisomers of cyclo(Pro-Tyr) have been synthesized simultaneously. The crystal structures and conformations of both cyclo($\small{L}$-Pro-$\small{L}$-Tyr) and a racemic mixture of cyclo($\small{D}$-Pro-$\small{L}$-Tyr) and cyclo($\small{L}$-Pro-$\small{D}$-Tyr), abbreviated as rac-cyclo($\small{D}$-Pro-$\small{L}$-Tyr/$\small{L}$-Pro-$\small{D}$-Tyr), have been determined by a single-crystal X-ray diffraction study at low temperature. The crystals of rac-cyclo($\small{D}$-Pro-$\small{L}$-Tyr/$\small{L}$-Pro-$\small{D}$-Tyr) belong to orthorhombic space group $Pna2_1$ with a = 10.755 (1), b = 12.699 (1), c = 9.600 (1) ${\AA}$ and Z = 4. The tyrosine side chain is folded towards the diketopiperazine (DKP) ring. The DKP ring adopts a twist boat conformation with pseudo symmetry $C_{2v}$. The pyrrolidine ring has an envelope conformation with the N5, C4, C7 and C8 atoms in a plane. The crystal of rac-cyclo($\small{D}$-Pro-$\small{L}$-Tyr/$\small{L}$-Pro-$\small{D}$-Tyr) is stabilized by hydrogen bonds between amide N2-H2 and carbonyl oxygen O2 in the neighbor. The hydroxyl group of tyrosine residue is also hydrogen bonded to the oxygen of the carbonyl group of the DKP ring in the next molecule. The spectroscopic properties of both isomers are also described.