• 제목/요약/키워드: phase-field method

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팔라듐 옥사이드 나노구조물의 성장에서 기판 온도와 성장 시간의 효과 (Effect of Substrate Temperature and Growth Duration on Palladium Oxide Nanostructures)

  • 김종일;김기출
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권4호
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    • pp.458-463
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    • 2019
  • 팔라듐 (Pd)은 촉매 또는 유해 가스 감지물질로서 널리 활용되고 있다. 특히 자체 부피의 900배까지 수소를 흡착할 수 있는 특성 때문에 수소가스 센서로서의 다양한 연구가 이루어졌다. 본 연구에서는 팔라듐 옥사이드 (PdO) 나노구조물을 실리콘 기판 ($SiO_2(300nm)/Si$) 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 $230^{\circ}C{\sim}440^{\circ}C$ 영역에서 3시간 ~ 5시간 동안 성장시켰다. 원료물질인 Pd 파우더는 $950^{\circ}C$에서 기상화시켰고, 이송가스인 고순도 아르곤 가스를 200 sccm으로 흘려주었다. 성장된 팔라듐 옥사이드 나노구조물의 형상을 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. 그 결과 성장된 나노구조물은 PdO 상을 가지고 있었으며, 특정한 기판 온도와 성장 시간에서 나노큐브 형태의 PdO 나노구조물이 성장되었다. 특히 5시간 동안 성장된 $370^{\circ}C$ 영역에서 균일한 형태의 나노큐브 PdO 나노구조물이 성장되었다. 이러한 PdO 나노큐브는 기상-액상-고상 공정으로 성장된 것으로 판단되며, 그래핀 위에 성장되는 PdO 나노큐브 구조는 고감도 수소가스 감지 센서로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Bi0.5Na0.5TiO3-BiFeO3-SrTiO3 삼성분계 무연 압전 세라믹스의 강유전체-완화형 강유전체 상전이 거동 (Ferroelectric to Relaxor Transition Behavior in Lead-Free Ternary (Bi0.5Na0.5)TiO3-BiFeO3-SrTiO3 Piezoceramics)

  • 이상섭;이창헌;즈엉 짱 안;웬 호앙 티엔 코이;한형수;이재신
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제34권1호
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    • pp.1-7
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    • 2021
  • This study investigated the structural, dielectric, ferroelectric, and strain properties of (0.98-x)Bi1/2Na1/2TiO3-0.02BiFeO3-xSrTiO3 (BNT-BF-100xST, x=0.20, 0.22, 0.24, 0.26, and 0.28). All samples were successfully synthesized using the conventional solid-state reaction method and sintered at 1,175℃ for 2 h. The average grain size of the BNT-BF-100x ceramics decreased with increasing ST content. Furthermore, we observed that the ferroelectric- relaxor transition temperature (TF-R) decreased with increasing ST content, which eventually vanished in the BNT-BF-24ST ceramics. The results indicated that a ferroelectric to relaxor phase transition could be induced by ST modification. Consequently, a large electromechanical strain of 633 pm/V at 4 kV/mm was observed for the BNT-BF-26ST ceramics. These results imply that our materials have the competitive advantage of larger strain under lower operating field conditions compared with other BNT-based lead-free piezoelectric ceramics. We expect that BNT-BF-ST lead-free piezoelectric ceramics are promising candidates as a novel ternary BNT-based system and can find potential applications in actuators.

공진장치를 이용한 단주기파랑과 고립파의 제어 (Effectiveness of a Wave Resonator under Short-period Waves and Solitary Waves)

  • 이광호;정성호;정진우;김도삼
    • 대한토목학회논문집
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    • 제30권1B호
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    • pp.89-100
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    • 2010
  • 본 연구에서는 고파랑의 단주기파랑과 고립파를 동시에 저감시키기 위한 저감공으로 단주기파랑에 대해 기연구개발된 공진장치를 기설의 방파제 항구부에 부착하는 공법을 검토하였다. 이와 같은 저감공은 공진현상으로부터 단주기파랑의 입사에너지를 포획하여 기설의 방파제 배후로 전달되는 파랑에너지를 저감시키는 특성을 갖는다. 수치해석에 있어서 단주기파랑에 대해서는 연직선Green함수에 기초한 특이점분포법을, 고립파에 대해서는 3차원수치파동수로를 이용하는 3차원혼상류해석법을 각각 적용하였고, 기존의 수치해석결과 및 실험결과와 비교 분석하여 본 수치해석법의 타당성을 검증하였다. 이로부터 공진장치가 없는 경우와 대비 검토하여 단주기파랑 및 고립파의 제어에 대한 공진장치의 제어능을 다각도로 검토한 결과, 그의 유효성을 충분히 확인할 수 있었다. 그리고, 제어대상의 고립파에 대해 공진장치의 최적치수가 존재한다는 사실을 확인할 수 있었다.

나노베시클 표면처리 분체의 개발연구 (The Study of Nano-vesicle Coated Powder)

  • 손홍하;곽택종;김경섭;이상민;이천구
    • 대한화장품학회지
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    • 제32권1호
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    • pp.45-51
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    • 2006
  • 화장품에서 색조 화장품 분야에서 분체의 함유율이 높은 투웨이케익, 팩트, 페이스파우더와 같은 파우더류 제품은 함유되는 분체의 물성이 품질에 큰 영향 인자로 작용하기 때문에 분체의 복합화, 금속비누 처리, 아미노산처리, 실리콘처리, 불소 처리등을 통한 품질 향상을 목적으로 표면처리가 시도되어 왔다. 위와 같은 파우더류 제품중에 투웨이케익은 커버력이 가장 요구되는 제품으로서 부착성이나 퍼짐성과 같은 부가품질의 동시 구현이 다른 파우더류 제품보다 어려우며, 화장을 두껍게 느끼거나 답답하다는 사용자들의 잠재불만도 존재하는 제품군이다. 본 연구는 투웨이케익 제품의 중요품질인 부착성과 퍼짐성을 향상시키고, 친화성을 충분히 고려한 새로운 표면처리 방법으로서 피부성분과 구조를 모사하여, 스킨케어에 주로 사용하는 성분들로 나노베시클을 제조하여 그 구조를 파괴하지 않은 상태로 표면 처리하는 방법에 대한 것이다. 분체를 제조하기 위해 먼저, 레시친, 세라마이드, 초산토코페롤, 부틸렌글리롤을 사용하여 고압.유화로 나노유화물을 제조하였고, 이것을 수상에 분산된 체질안료 분산액에 투입, 2가 금속염 용액을 투입한 후, 여과, 건조과정을 통해 나노베시클이 피복된 새로운 기능의 분체를 얻었다. 피복되는 공정에서는 금속염의 농도에 따라 피복량이 결정됨을 확인하였고, 피복된 파우더의 물성에서는 현재 주로 사용하는 실리콘 처리체질안료에 비해 본 연구를 통해 제조된 파우더의 마찰계수가 낮았으며, 외력에 의한 부착성 평가에서도 파우더의 이탈량이 적은 결과를 나타내었다. 또한 이를 함유한 투웨이케익과 함유하지 않은 투웨이케익의 평가에서도 같은 경향의 결과를 나타내었다.

유기농 시설채소 재배지 토양의 물리적 특성변화 (Physical Properties of Organic Vegetable Cultivation Soils under Plastic Greenhouse)

  • 이상범;최원아;홍승길;박광래;이초롱;김석철;안민실
    • 한국유기농업학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.963-974
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    • 2015
  • 유기농 시설채소 재배지 토양의 물리적 특성조사는 전국 33개 농가 포장에서 2014년 8월부터 11월 사이에 조사하였다. 시설채소 재배지 선정은 엽채류인 상추(Lactuca sativa L.)와 잎들깨(Perilla frutescens var. japonica Hara), 과채류인 오이(Cucumis sativus L.), 딸기(Fragaria ananassa L.), 토마토(Lycopersicon spp.)를 경작하는 채소 종류별 5~8개 농가씩 선정하여 경도, 작토심 및 삼상 등 토양의 물리적 특성을 현장조사와 실험실내에서 분석하였다. 연구결과 작토심은 30~50 cm 범위로 평균 36 cm이었고, 재배되는 채소의 종류에 따라서 다소 차이가 있었다. 토양의 경도는 표토에서 $0.17{\pm}0.15{\sim}1.34{\pm}1.02$, 심토에서 $0.55{\pm}0.34{\sim}1.15{\pm}0.62$로 모두 매우 우수하였으며, 표토와 심토간에는 큰 차이가 없었으나 엽채류와 과채류 간에는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내었다. 관입저항성은 뿌리 신장과 작물 수량을 결정짓는 토양의 물리적 특성중의 하나이다. 관입저항성은 엽채류 재배지에서 답압으로 인하여 다소 높게 나타났다. 토양의 삼상은 유기농 시설재배지 토양에서 동적이고, 전형적으로 변화되었다. 공극률은 $54.2{\pm}2.2{\sim}60.3{\pm}2.4%$ 범위로 높은 경향을 나타내었다. 이상의 결과를 요약해 보면 유기농 시설채소 재배지 토양은 토심은 깊어지고, 고상과 경도(흙의 단단함), 용적밀도(토양 단위 용적당 질량)는 낮아졌으며, 공극률(토양속 공간함유율)은 높아지는 등 유기농 시설재배지 토양의 물리성이 양호하였다.

DRASTIC 모델 및 지하수 수치모사 연계 적용에 의한 부여읍 일대의 지하수 오염 취약성 평가 (A Joint Application of DRASTIC and Numerical Groundwater Flow Model for The Assessment of Groundwater Vulnerability of Buyeo-Eup Area)

  • 이현주;박은규;김강주;박기훈
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제13권1호
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    • pp.77-91
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    • 2008
  • 본 연구에서는 지하수 오염 취약성 평가 방법 중 가장 활용도가 높은 DRASTIC 기법 및 지하수 수치모사 기법을 병행하여 충청남도 부여군 부여읍 일대의 지하수 오염 취약성 변화를 평가하였다. 특히, DRASTIC 기법에서 사용되는 7가지 수리인자들 중 취약성에 대한 민감도가 상대적으로 높고 비교적 장기간 자료의 획득이 용이하지 않은 '지하수위(depth to water)' 인자에 대하여 수치모사 기법을 적용하여 시-자료에 대한 동적 보간을 실시하였으며, 이를 통하여 시간에 따른 지하수위 변화가 지하수 오염 취약성에 미치는 영향을 검토하였다. 연구의 대상 지역은 부여군 부여읍 일대로 충적 대수층을 대상으로 기 실시된 지하수 수위자료를 보정대상으로 하였으며 연구지역의 지하수위 분포양상을 모사하기 위하여 유한차분모델인 MODFLOW를 이용하였다. 지하수 수치모사에는 정류 및 부정류 모사가 모두 실시되었다. 그 결과 기존 지구통계기법을 통한 지하수위 보간에서 가장 큰 가중치를 갖는 지형적 요인뿐만 아니라 유역 암상이나 지질특성 등과 같은 제반 수리지질학적 요인까지 복합적으로 반영하는 지하수위 자료를 얻을 수 있었다. 기존 연구에서 수위자료를 보완할 때 주로 이용되는 기법인 크리깅은 수치모사와는 달리 강우나 계절적 영향, 암상이나 지질등과 같은 요인들은 반영하지 못한다. 또한 수치모사를 통하여 얻어진 수위자료는 부정류 모사가 가능함으로 인하여 풍수기와 갈수기 그리고 평수기의 지하수위 변화 등도 파악할 수 있다는 장점이 있다. 모사를 통하여 얻어진 지하수위 자료와 공동크리깅 방법을 통해 얻어진 지하수위 자료를 입력자료로 하여 연구지역에 지하수 오염 취약성을 비교 평가한 결과 평수기의 경우 유사한 경향의 지하수 오염 취약성을 보였다. 또한 공동크리깅을 통해 분석이 어려운 분기별 지하수 오염 취약성 평가 결과 강우량이 많은 여름철을 포함한 분기와 강우량이 가장 적은 겨울철을 포함한 분기가 뚜렷한 취약성 차이를 보이는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시하는 바와 같이 지하수 오염 취약성 평가에 있어 가장 큰 민감도를 갖는 수위자료의 수가 공간적 혹은 시간적으로 부족한 경우 수치모사 적용을 통해 자료의 한계성을 보완할 수 있으며 시간적인 보간이 이루어질 수 있어 유용할 수 있을 것이라 판단된다.

실내공기질 VOCs 측정의 신뢰도 평가를 위한 연구 (Evaluation of confidence for measurement of VOCs in indoor air)

  • 김명옥;김영란;홍석영;허귀석;임현우;최성헌;이원석;한진석;김금희
    • 분석과학
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    • 제26권3호
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    • pp.165-173
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    • 2013
  • 본 연구는 실내공기질 분야에 대한 합리적인 숙련도 시험 프로그램 확립을 위해 기체상 표준 물질을 제조하고, 시료 채취 과정을 포함한 숙련도 평가가 타당한 것인지 여부를 검토하였다. 또한 숙련도시료(PTMs; proficiency testing materials)의 균질성 및 안정성 평가를 실시하였다. PTMs의 모든 항목에 대해 시료간 균질도가 $0.3{\sigma}p$ 값보다 낮은 값을 가지는 것으로 나타나 충분히 균질성이 확보 되었다고 판단할 수 있었다. 숙련도 평가를 실시한 결과 고압의 실린더에 제조된 VOCs (volatile organic compounds) 표준가스를 Tenax-TA에 흡착시켜 분배한 시료(A 방법)는 시료농도 50~320 ${\mu}g/m^3$에서 로버스트 상대표준편차(RSD)가 23~43% 이내로 나타났고, 시료채취 과정에 대한 숙련도 시험 포함 여부를 평가하기 위하여 고압의 실린더에 제조된 VOCs 표준가스를 기체상으로 테들라백에 담아 분배한 시료(B 방법)와 고압의 실린더에 제조된 VOCs 표준가스를 분배기를 통하여 시험기관이 직접 흡착관에 채취하게 한 시료(C 방법)는 자일렌을 제외하고, VOCs 각각의 농도 200~1200 ${\mu}g/m^3$, 100~450 ${\mu}g/m^3$에서 로버스트 상대표준편차(RSD)가 각각 13~42%, 16~31% 이내로 나타나 시료채취 과정을 포함한 경우 오히려 낮은 상대표준편차를 보였다. 이상의 결과로 볼 때 지속적으로 시료 채취 과정을 포함한 숙련도 평가를 실시하여도 타당할 것으로 사료된다.

다극성상(多極盛相) 잠재식생개념(潜在植生槪念)에 의거(依據)한 삼림환경형(森林環境型) 분류(分類)에 관(關)한 연구(硏究) (Classifying Forest Habitat Types Based on Potential Polyclimax Vegetation)

  • 홍성천
    • 한국산림과학회지
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    • 제78권2호
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    • pp.177-188
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    • 1989
  • 미국(美國) 서북부(西北部) Rocky 산맥(山脈) 부근(附近)의 삼림(森林)에서는 다극성상군락(多極盛相群落)의 이론(理論)에 기초(基礎)를 둔 Forest Habitat Types (H.T.) 분류법(分類法)이 개발(開發)되어 삼림(森林)의 지위판정(地位判定), 토지(土地) 이용구분(利用區分), 식물(植物)의 수직적(垂直的) 분포(分布)의 연구(硏究), 삼림(森林)의 다목적(多目的) 경영(經營)의 객관적(客觀的)인 지침(指針)을 마련하는데 많이 이용(利用)하고 있다. 필자(筆者)는 인공림(人工林)과 식생천이(植生遷移)의 초기단계(初期段階)에 있는 삼림(森林)이 많은 우리나라의 경우(境遇) 이 H.T. 분류법(分類法)을 응용(應用)해 볼만한 가치(價値)가 있을 것인지, 응용(應用)하는데 어떠한 이점(難點)이 있을 것인가를 알아 보기 위하여 Montana 대학(大學) 연습림(演習林)을 중심(中心)으로 식생자료(植生資料)의 수집(收集)에서부터 자료(資料)의 분석(分析) 검색표(檢索表)의 작성(作成), H.T. 도(圖)의 작성(作成) 및 분석(分析)된 각(各) H.T.에 대한 임업경영적(林業經營的) 해석(解釋)을 시도(試圖)하였다. 1) H.T. 분류법(分類法)은 삼림(森林)의 지위(地位)를 Climax Series, Habitat Types, Phases와 같은 단계적(段階的) 분류(分類)로 체계화(體系化)할 수 있었다. 2) 식별종(識別種)의 유무(有無)와 다소(多少)를 바탕으로 야외동정(野外同定)을 위한 검색표(檢索表)가 만들어지므로 삼림경영자(森林經營者)로 하여금 객관적(客觀的)이며 성력적(省力的)인 방법(方法)으로 H.T. 분류(分類)와 H.T. 도(圖)를 작성(作成)할 수 있었다. 3) 분류(分類)된 H.T.는 목재생산성(木材生産性), 목초(牧草) 및 야생동물(野生動物)의 먹이 생산성(生産性), 조림구역(造林區域) 및 조림수종(造林樹種)의 결정(決定), 작업종(作業種)의 적용(適用) 등(等) 삼림(森林)의 다목적경영(多目的經營)을 위한 객관적(客觀的)인 지침(指針)을 마련하는 데 이용(利用)될 수 있을 것으로 사료(思料)되었다. 4) 인공림(人工林)과 식생천이(植生遷移)의 초기단계림(初期段階林)이 많은 우리 나라와 같은 경우(境遇) 유적종(遺跡種)과 인접임분(憐接林分)을 이용(利用)한 외삽법으로서 H.T.분류(分類)가 가능(可能)할 것으로 예측(豫測)할 수 있었으며 잠재식생(潜在植生) 및 삼림(森林)의 수평적(水平的), 수직적(垂直的) 분포(分布) 연구(硏究)하는데도 객관성(客觀性)이 있는 방법(方法)으로 사료(思料)되었다.

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벼 생육, 수량과 품질에 대한 돈분액비와 화학비료 시용 효과 (Effect of Liquid Pig Manure and Synthetic Fertilizer on Rice Growth, Yield, and Quality)

  • 권영립;김주;안병구;이상복
    • 한국환경농학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.54-60
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    • 2010
  • 가축분뇨 돈분액비를 벼 재배에 이용하는 방안을 모색하기 위하여 돈분 액비에 대하여 발효단계별로 완숙된 액비를 이용하여 벼 재배 시험을 2007년과 2008년에 전라북도농업기술원 시험답(전북통)에서 실시하였다. 돈분액비는 계단식 발효조내에서 약 6개월 정도 발효시키면서 일반성분과 중금속함량의 변화를 조사하였고, 벼 재배시험은 남평벼를 육묘하여 5월 22일에 재식거리 $30{\times}14cm$로 기계 이앙하였다. 분시비율은 기비 70%, 수비 30%로 하여 화학비료와 비교시험 하였다. 돈분액비의 부숙단계별 성분함량 변화를 보면 총질소는 0.549%~0.122%로 부숙이 진행될수록 낮아졌으며, 인산 나트륨 및 중긍속 함량도 발효가 진행될 수록 낮아졌다. 농가에서 일반적으로 사용되고 있는 돈분액비 233종을 채취하여 조사한 결과 질소농도는 0.558%이고, C/N율은 3.116을 나타냈다. 질소농도의 최저값은 0.13%, 최고값은 0.99%로 큰 차이를 나타냈다. 벼의 질소흡수량은 액비와 화학비료 시용에 따른 생육시가별 벼의 질소흡수량 변화는 액비시용은 최고분얼기에 20.3, 화학비료시용구는 22.2로 화학비료구에서 액비시용구보다 높은 흡수량을 나타냈다. 출수기의 질소농도는 화학비료 처리구에서 1.5% 돈분액비 처리구에서 1.8%를 보여 차이가 크지 않았다. 수확기에 조사한 간장은 돈분액비 처리구에서 73.8 cm로 화학비료 처리구에 비해 4.2 cm 짧았으며, 수장은 차이가 없었다. 수량은 돈분액비 처리구에서 507 kg/10a으로 화학비료 처리구에 비해 1.2% 낮은 수준을 보였다. 화학비료 처리구에서는 단백질 함량이 6.3%였으나, 돈분액비 시용구에서는 6.4% 로써 처리구 간에 차이를 나타내지 않았다. 그러나 도복벼에서는 6.8%로 화학비료 처리구와 돈분액비 처리구중의 정상 벼보다 높게 나타냈다. 현미품위 중 완전미율은 화학비료 처리구에 비해서 돈분액비 처리구에서 낮은 경향이었으며, 백미품위, 식미값도 유사한 경향이었다. 이상의 결과에 의하면 돈분액비 시용은 숙성된 액비를 균일 살포 할 경우 관행적인 화학비료 시용에 상응하는 효과가 있다고 생각된다.

니켈 치환된 스피넬 LiMn2O4 박막의 구조적, 광학적 성질 (Structural and optical properties of Ni-substituted spinel $LiMn_2O_4$ thin films)

  • 이중한;김광주
    • 한국진공학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.527-533
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    • 2006
  • 졸-겔(sol-gel) 방법을 이용하여 스피넬(spinel) 구조를 가지는 $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ 박막을 x = 0.9까지 합성하였다. 니켈 치환된 박막은 작은 x 값에서는 cubic 구조가 유지되지만, $x{\geq}0.6$ 범위에서는 tetragonal 구조로 상전이가 일어남이 발견되었다. 이와 같은 cubic-tetragonal 상전이는 low-spin $(t_{2g}^6,e_g^1)$ 상태를 가지는 $N^{3+}(d^7)$ 이온이 팔면체 자리를 차지하게 됨으로써 나타나는 Jahn-Teller 효과에 의한 것으로 해석된다. 이와 같은 Ni 이온들은 +3 및 +2의 원자가를 가지고 존재함이 X-ray photoelectron spectroscopy 분석을 통하여 확인되었다. $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ 박막들에 대하여 가시광선-자외선 영역에서 spectroscopic ellipsometry(SE)를 이용하여 광학적 성질을 조사하였고, 그 결과 분석을 통하여 화합물 전자구조에 대하여 고찰하였다. SE 측정된 유전함수 스펙트럼은 주로 전하이동(charge-transfer, CT) 전이(transition)에 의한 넓은 에너지 영역을 가지는 1.9, 2.3, $2.8{\sim}3.0$, $3.4{sim}3.6eV$ 근처의 흡수구조 들로 이루어져 있는데, $O^{2-}$에서 $Mn^{4+}$ 이온의 $t_{2g}$ (1.9 eV)와 $e_g$ $(2.8{\sim}3.0\;eV)$로의 전이 즉, $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{4+}(3d)$$O^{2-}$에서 $Mn^{3+}$ 이온의 $t_{2g}$ (2.3 eV)와 $e_g$ ($3.4{\sim}3.6$ eV)로의 전이 즉, $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{3+}(3d)$ 등에 의한 것으로 해석된다. 또한, 1.6, 1.8, 1.9 eV 부근에서 관측된 좁은 에너지 영역의 흡수구조 들은 팔면체 $Mn^{3+}$ 이온 내에서의 d-d 결정장(crystal-field) 전이에 의한 것으로 해석된다. 이러한 흡수구조는 Ni 치환량이 증가함에 따라 그 강도가 감소한다. x = 0.6의 경우 $e_g$ 상태와 관련된 CT 전이구조 들이 $t_{2g}$ 상태와 관련된 전이구조 들에 비하여 큰 폭으로 감소하는데 이것은 Jahn-Teller 효과에 의해서 격자상수가 tetragonal 구조로 확장됨에 따라 $e_g$ 상태와 $O^{2-}(2p)$ 상태 간의 파동함수 중첩이 감소한 것에 기인하는 것으로 해석된다.