• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.422.1-422.1
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• 2016

Graphene quantum dots (GQDs), a new kind of carbon-based photo luminescent nanomaterial from chemically modified graphene oxide (CMGO) or chemically modified graphene (CMG), has attracted extensive research attention in the last few years due to its outstanding chemical, optical and electrical properties. To further extended its potential applications as optoelectronic devices, solar cells, bio and bio-sensors and so on, intensive research efforts have been devoted to the CMG. However, the CMG, a suspension of aqueous, have problematic since they are prone to agglomeration after drying a solvent. In this study, we synthesized the GQDs from graphite and deposited on silicon substrate by kinetic spray. The photo luminescent properties of deposited GQD films were analyzed and compared with initial GQDs suspension. In addition, its carbon properties were investigated with GQDs solution properties. The properties of deposited GQD films by kinetic spray were similar to that of the GQDs suspension in water. We could provide a pathway for silicon-based silicon based device applications. Finally, the well-adjusted GQD films with photo luminescence effects will show Energy-Down-Shift layer effects on silicon solar cells. The GQD layers deposited at nozzle scan speeds of 40, 30, 20, and 10 mm/s were evaluated after they were used to fabricate crystalline-silicon solar cells; the results indicate that GQDs play an important role in increasing the optical absorptivity of the cells. The short-circuit current density (Jsc) was enhanced by about 2.94 % (0.9 mA/cm2) at 30 mm/s. Compared to a reference device without a GQD energy-down-shift layer, the PCE of p-type silicon solar cells was improved by 2.7% (0.4 percentage points).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.65-65
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• 2015

In this talk, I will introduce two topics. The first topic is the polymer light emitting diodes (PLEDs) using graphene oxide quantum dots as emissive center. More specifically, the energy transfer mechanism as well as the origin of white electroluminescence in the PLED were investigated. The second topic is the facile synthesis of eco-friendly III-V colloidal quantum dots and their application to light emitting diodes. Polymer (organic) light emitting diodes (PLEDs) using quantum dots (QDs) as emissive materials have received much attention as promising components for next-generation displays. Despite their outstanding properties, toxic and hazardous nature of QDs is a serious impediment to their use in future eco-friendly opto-electronic device applications. Owing to the desires to develop new types of nanomaterial without health and environmental effects but with strong opto-electrical properties similar to QDs, graphene quantum dots (GQDs) have attracted great interest as promising luminophores. However, the origin of electroluminescence (EL) from GQDs incorporated PLEDs is unclear. Herein, we synthesized graphene oxide quantum dots (GOQDs) using a modified hydrothermal deoxidization method and characterized the PLED performance using GOQDs blended poly(N-vinyl carbazole) (PVK) as emissive layer. Simple device structure was used to reveal the origin of EL by excluding the contribution of and contamination from other layers. The energy transfer and interaction between the PVK host and GOQDs guest were investigated using steady-state PL, time-correlated single photon counting (TCSPC) and density functional theory (DFT) calculations. Experiments revealed that white EL emission from the PLED originated from the hybridized GOQD-PVK complex emission with the contributions from the individual GOQDs and PVK emissions. (Sci Rep., 5, 11032, 2015). New III-V colloidal quantum dots (CQDs) were synthesized using the hot-injection method and the QD-light emitting diodes (QLEDs) using these CQDs as emissive layer were demonstrated for the first time. The band gaps of the III-V CQDs were varied by varying the metal fraction and by particle size control. The X-ray absorption fine structure (XAFS) results show that the crystal states of the III-V CQDs consist of multi-phase states; multi-peak photoluminescence (PL) resulted from these multi-phase states. Inverted structured QLED shows green EL emission and a maximum luminance of ~45 cd/m2. This result shows that III-V CQDs can be a good substitute for conventional cadmium-containing CQDs in various opto-electronic applications, e.g., eco-friendly displays. (Un-published results).

• Toxicological Research
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• 제29권2호
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• pp.121-127
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• 2013

Nanotoxicological research has shown toxicity of nanomaterials to be inversely related to particle size. However, the contribution of agglomeration to the toxicity of nanomaterials has not been sufficiently studied, although it is known that agglomeration is associated with increased nanomaterial size. In this study, we prepared aerosols of nano-sized carbon black by 2 different ways to verify the effects of agglomeration on the toxicity and deposition of nano-sized carbon black. The 2 methods of preparation included the carbon black dispersion method that facilitated clustering without sonication and the carbon black dispersion method involving sonication to achieve scattering and deagglomeration. Male Sprague-Dawley rats were exposed to carbon black aerosols 6 hr a day for 3 days or for 2 weeks. The median mass aerodynamic diameter of carbon black aerosols averaged $2.08{\mu}m$ (for aerosol prepared without sonication; group N) and $1.79{\mu}m$ (for aerosol prepared without sonication; group S). The average concentration of carbon black during the exposure period for group N and group S was $13.08{\pm}3.18mg/m^3$ and $13.67{\pm}3.54mg/m^3$, respectively, in the 3-day experiment. The average concentration during the 2-week experiment was $9.83{\pm}3.42mg/m^3$ and $9.08{\pm}4.49mg/m^3$ for group N and group S, respectively. The amount of carbon black deposition in the lungs was significantly higher in group S than in group N in both 3-day and 2-week experiments. The number of total cells, macrophages and polymorphonuclear leukocytes in the bronchoalveolar lavage (BAL) fluid, and the number of total white blood cells and neutrophils in the blood in the 2-week experiment were significantly higher in group S than in normal control. However, differences were not found in the inflammatory cytokine levels (IL-$1{\beta}$, TNF-${\alpha}$, IL-6, etc.) and protein indicators of cell damage (albumin and lactate dehydrogenase) in the BAL fluid of both group N and group S as compared to the normal control. In conclusion, carbon black aerosol generated by sonication possesses smaller nanoparticles that are deposited to a greater extent in the lungs than is aerosol formulated without sonication. Additionally, rats were narrowly more affected when exposed to carbon black aerosol generated by sonication as compared to that produced without sonication.

• Toxicological Research
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• 제29권3호
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• pp.181-185
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• 2013

Aluminum nanoparticles (Al-NPs) are one of the most widely used nanomaterial in cosmetics and medical materials. For this reason, Al-NP exposure is very likely to occur via inhalation in the environment and the workplace. Nevertheless, little is known about the mechanism of Al-NP neurotoxicity via inhalation exposure. In this study, we investigated the effect AL-NPs on the brain. Rats were exposed to Al-NPs by nasal instillation at 1 mg/kg body weight (low exposure group), 20 mg/kg body weight (moderate exposure group), and 40 mg/kg body weight (high exposure group), for a total of 3 times, with a 24-hr interval after each exposure. Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) analysis indicated that the presence of aluminum was increased in a dose-dependent manner in the olfactory bulb (OFB) and the brain. In microarray analysis, the regulation of mitogen-activated protein kinases (MAPK) activity (GO: 0043405), including Ptprc, P2rx7, Map2k4, Trib3, Trib1, and Fgd4 was significantly over-expressed in the treated mice than in the controls (p = 0.0027). Moreover, Al-NPs induced the activation of ERK1 and p38 MAPK protein expression in the brain, but did not alter the protein expression of JNK, when compared to the control. These data demonstrate that the nasal exposure of Al-NPs can permeate the brain via the olfactory bulb and modulate the gene and protein expression of MAPK and its activity.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.333-346
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• 2002

재료에 가해지는 하중에 따른 변형정도를 측정하는 연속압입시험은 비파괴적으로 재료의 기계적 물성을 직접 평가할 수 있는 기법으로, 하충의 범위에 따라 macro, micro 그리고 nano의 세 범위로 나눌 수 있다. Macro 범위는 kgf 영역에서 사용되어, 국부 영역의 인장물성과 신뢰성 저하의 주요 원인인 잔류응력을 구할 수 있으며, 최근에는 국내기술에 의해 관련 기기와 기술이 개발되었다. 산업구조물, 사용중인 배관 등 기존 시험법으로는 평가하기 힘든 소재의 신뢰성 평가에 많은 활용이 이루어지고 있다. Micro 범위는 gf 영역으로, macro 범위보다 높은 분해능에 의해 용접부 등 물성 구배가 존재하는 재료에 사용된다. 한편 mgf 영역의 극미소하중에 적용되는 nanoindentation technique은 기본적으로 경도와 탄성계수를 구할 수 있으며, 잔류응력, 인장물성 등을 유도하는 연구가 진행중이다. 반도체 재료, 다 상 재료, 바이오 소재 등에서 많은 활용이 이루어지고 있으며, 그 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 연구 들올 바탕으로 하여 국제 표준 규격 및 국내 표준 규격의 제정이 추진 중이다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권4호
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• pp.288-294
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• 2012

나노산업의 발달로 인해 나노제품의 제조, 소비, 폐기 과정에서 나노물질이 직 간접적인 경로를 통해 수생태 및 토양생태계로 유입되고 있다. 나노물질은 벌크물질과는 다른 특성을 가지고 있으며 나노물질의 다양한 물리화학적 변화는 환경내 나노물질의 거동 및 무생물적 생물적 상호작용에 영향을 미친다. 나노물질의 생태 독성 연구는 꾸준하게 증가하는 추세이며 특히 나노물질의 마이크로코즘 연구가 최근 보고되고 있다. 마이크로코즘(Microcosm)은 통제된 실험 조건 하에서 생태계의 일부분을 모사하여 자연 현상을 연구하기 위한 기법으로서, 마이크로코즘 연구는 생태계 내 나노물질의 거동과 통합적인 독성영향 평가를 가능하게 한다. 본 연구는 수생태 및 토양생태계에서 나노물질을 이용한 마이크로코즘 및 메조코즘(Mesocosm) 선행연구를 국제 학술 논문을 중심으로 조사하였다. 현재까지 마이크로코즘 연구는 총 12건의 논문이 발표되었고 단 1건의 메조코즘 연구가 보고되었는데, 대부분의 연구들이 미생물 군집 수준에서 나노물질의 영향을 제한적으로 평가하였다. 나노물질의 통합적 독성 영향을 평가하기 위해서 좀 더 다양한 생물종을 대상으로 그들의 상호작용을 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 수생태 및 토양생태계에서 나노물질의 마이크로코즘 연구동향을 분석하고 중금속, 유기물질과 같은 일반 화학물질 이용한 마이크로코즘 독성 연구를 바탕으로 향후 나노물질의 마이크로코즘 연구방향을 제시하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제25권4호
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• pp.505-516
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• 2016

With the development of nanotechnology, nanomaterials are used in various fields. Therefore, the interest regarding the safety of nanomaterial use is increasing and much effort is diverted toward establishment of exposure assessment and management methods. Occupational exposure limits (OELs) are effectively used to protect the health of workers in various industrial workplaces. This study aimed to propose an OEL for domestic multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) based on animal inhalation toxicity test. Basic procedure for development of OELs was examined. For OEL estimation, epidemiological study and quantitative risk assessment are generally performed based on toxicity data. In addition, inhalation toxicity data-based no observed adverse effect level (NOAEL) and benchmark dose (BMD) are estimated to obtain the OEL. Three different estimation processes (NEDO in Japan, NIOSH in USA, and Baytubes in Germany) of OELs for carbon nanotubes (CNTs) were intensively reviewed. From the rat inhalation toxicity test for MWCNTs manufactured in Korea, a NOAEL of $0.98mg/m^3$ was derived. Using the simple equation for estimation of OEL suggested by NEDO, the OEL of $142{\mu}g/m^3$ was estimated for the MWCNT manufacturing workplace. Here, we used test rat and Korean human data and adopted 36 as an uncertainty factor. The OEL for MWCNT estimated in this work is higher than those ($2-80{\mu}g/m^3$) suggested by previous investigators. It may be greatly caused by different physicochemical properties of MWCNT and their dispersion method and test rat data. For setting of regulatory OELs in CNT workplaces, further epidemiological studies in addition to animal studies are needed. More advanced technical methods such as CNT dispersion in air and liquid should be also developed.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.379-383
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• 2017

복합재료의 우주환경에서의 사용이 증가하면서 복합재료의 우주환경저항성에 대한 연구가 수행되어 왔다. 우주환경 중에서도 원자 산소는 복합재료의 기지재료와 반응하고 표면을 침식하여 이에 대한 보호는 필수적이다. 본 연구에서는 원자 산소 저항성 향상을 위해 연구되고 있는 POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane)의 하나인 OG POSS(Octaglycidyldimethylsilyl POSS)를 DGEBA/DDM 에폭시에 첨가하여 OG POSS/에폭시 나노복합재료를 제작하였고 OG POSS로 인하여 발생하는 열적, 기계적 물성의 변화를 확인하였다. FT-IR 분광기를 통하여 경화도와 나노복합재료 내의 OG POSS를 확인하였다. 나노복합재료의 열물성을 측정하기 위하여 열중량분석과 시차주사열량분석을 수행한 결과, 초기 질량감소온도가 향상되었고 char yield가 증가하였다. OG POSS의 함량이 증가하면서 Tg는 OG POSS 5 wt.%까지 증가하는 추세를 보였지만, 10 wt.%에서 크게 감소하는 것을 알 수 있었다. OG POSS 나노복합재료에 대하여 수행된 인장시험에서는 OG POSS가 10 wt.% 함유되었을 때까지 에폭시의 인장물성을 유지함을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제60권1호
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• pp.34-38
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• 2016

본 연구는 zinc acetate dihydrate와 sodium hydroxide를 사용하여 ZnO nanoparticles (ZnO NPs)을 합성하였다. 실험에 사용된 방법은 초음파 방법이다. 같은 농도의 각각 zinc acetate dihydrate와 sodium hydroxide를 de-ionized water에 넣고 30분간 교반 하였다. 이 과정에서 생성된 백색의 생성물은 교반 하면서 ultrasonic processor을 사용하여 각각 60분, 120분, 180분, 240분, 360분 처리하였다. 생성물들은 원심분리 후 남은 이온들을 제거하기 위하여 에탄올을 사용하여 여러 번 세척하고, 50 ℃에서 24시간 동안 건조하였다. 합성된 물질들의 결정성과 구조적 특성을 확인하기 위하여 X-ray diffraction spectroscopy(XRD)와 Field emission scanning electron microscopy(FE-SEM)을 사용하였다. 광 촉매 효과는 오염물질 대신 Rhodamin-B를 사용하여 UV 조사하에 암실에서 실험하였다. 광 촉매 효과는 UV-vis spectrometer를 이용하여 확인하였다. XRD 결과 순수한 ZnO가 합성된 것을 확인 하였다. FE-SEM을 통하여 시간이 지남에 따라 구 형태에서 막대형태를 지나 꽃 형태로 변하는 것을 확인 할 수 있었다. 광촉매 특성 결과 꽃 형태를 가진 ZnO NPs가 광 촉매 특성이 가장 우수한 것으로 확인 되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.72-79
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• 2011

본 연구는 실리카퓸 사용 여부로 서로 다른 광물질 혼화재를 사용하는 초고강도 모르타르 및 콘크리트에 CASB 화합 고성능감수제를 적용함으로서 CASB의 효과를 분석하고자 실시한 것으로, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 굳지않은 모르타르 및 콘크리트의 특성으로 모르타르의 미니 슬럼프 플로 및 콘크리트의 슬럼프 플로는 2성분계 배합의 경우에는 B2-CASB가 B2-PC 보다 CASB 혼입에 의한 점성증가에 기인하여 작게 나타났지만, 3성분계인 배합의 경우에는 B3-CASB가 B3-PC 보다 CASB의 입도분포 개선 효과로 구속수가 감소한 것에 기인하여 크게 나타났다. 공기량은 콘크리트 보다 특히, 모르타르의 경우 2성분계 보다 3성분계 결합재에서 PC보다 CASB에서 결합재간 공극 충전 효과에 기인하여 감소하는 경향이었다. 단, 단위용적질량은 공기량과 반비례의 경향으로 나타났다. 경화 모르타르 및 콘크리트의 특성으로 압축강도는 2성분계 보다 3성분계 결합재에서, PC보다 CASB에서 높게 나타났는데, 이는 광물질 혼화재인 SF의 포졸란 반응에 의해 생성된 규산칼슘수화물로 조직이 치밀해진 것과 CASB의 모세관 공극 충전 효과에 기인한 결과로 분석된다. 이상을 종합하면 나노물질인 CASB를 고성능감수제와 화합하여 사용할 경우 실리카퓸 사용 3성분계 초고강도 모르타르 및 콘크리트의 유동성 및 강도 측면에서 품질향상이 가능할 것으로 사료된다.