Rashida Akter;Hyuck Jin Lee;Toeun Kim;Jin Woo Choi;Hongki Kim
Analytical Science and Technology
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v.37
no.4
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pp.201-210
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2024
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has emerged as a powerful technique for detecting and analyzing chemical and biological molecules at ultra-low concentrations. The effectiveness of SERS largely depends on structures with sub-10 nm gaps, prompting the proposal of various nanostructures as efficient SERS-active platforms. Among these, single-crystalline gold nanowires (AuNWs) are particularly promising due to their large dielectric constants, well-defined geometries, atomically smooth surfaces, and surface plasmon resonance across the visible spectrum, which produce strong SERS enhancements. This review comprehensively explores the synthesis, functionalization, and application of Au NWs in SERS. We discuss various methods for synthesizing AuNWs, including the vapor transport method, which influences their morphological and optical properties. We also review practical applications in chemical and biosensing, showcasing the adaptability of Au NWs-based SERS platforms in detecting a range of analytes, from environmental pollutants to biological markers. The review concludes with a discussion on future perspectives that aim to enhance sensor performance and broaden application domains, highlighting the potential of these sensors to revolutionize diagnostics and environmental monitoring. This review underscores the transformative impact of AuNW-based SERS sensors in analytical chemistry, environmental science, and biomedical diagnostics, paving the way for next-generation sensing technologies.
Dosimerty based on electron spin resonance (ESR) analysis of radiation induced free radicals in amino acids is relevant to biological dosimetry applications. Alanine detectors are without walls and are tissue equivalent. Therefore, alanine ESR dosimetry looks promising for use in the therapy level. The dose range of the alanine/ESR dosimetry system can be extended down to 1 Gy. In water phantom the absorbed dose of electrons generated by a medical linear accelerator of different initial energies $(6\~21MeV)$ and therapeutic dose levels (1~60 Gy) was measured. Furthermore, depth dose measurements carried out with alanine dosimeters were compared with ionization chamber measurements. As the results, the measured absorbed doses for shallow depth of initial electron energies above 15 MeV were higher by$2\~5\%$ than those calculated by nominal energy $C_E$ factors. This seems to be caused by low energy scattered beams generated from the scattering foil and electron cones of beam projecting device in medical linear accelerator.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.413-413
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2014
In this paper, we present a fabrication method of functionalized gold nanostructures on flexible substrate that can be implemented for plasmonic sensing application. For biomolecular sensing, many researchers exploit unconventional lithography method like nanoimprint lithography (NIP), contact transfer lithography, soft lithography, colloidal transfer printing due to its usability and easy to functionalization. In particular, nanoimprint and contact transfer lithography need to have anti-adhesion layer for distinctive metallic properties on the flexible substrates. However, when metallic thin film was deposited on the anti-adhesion layer coated substrates, we discover much aggravation of the mold by repetitive use. Thus it would be impossible to get a high quality of metal nanostructure on the transferred substrate for developing flexible electronics based transfer printing. Here we demonstrate a method for nano-pillar mold and transfer the controllable nanoparticle array on the flexible substrates without an anti-adhesion layer. Also functionalization of gold was investigated by the different length of thiol applied for effectively localized surface plasmonic resonance sensing. First, a focused ion beam (FIB) and ICP-RIE are used to fabricate the nanoscale pillar array. Then gold metal layer is deposited onto the patterned nanostructure. The metallic 130 nm and 250 nm nanodisk pattern are transferred onto flexible polymer substrate by bi-layer functionalized contact imprinting which can be tunable surface energy interfaces. Different thiol reagents such as Thioglycolic acid (98%), 3-Mercaptopropionic acid (99%), 11-Mercaptoundecanoic acid (95%) and 16-Mercaptohexadecanoic acid (90%) are used. Overcoming the repeatedly usage of the anti-adhesion layer mold which has less uniformity and not washable interface, contact printing method using bi-layer gold array are not only expedient access to fabrication but also have distinctive properties including anti-adhesion layer free, functionalized bottom of the gold nano disk, repeatedly replicate the pattern on the flexible substrate. As a result we demonstrate the feasibility of flexible plasmonic sensing interface and anticipate that the method can be extended to variable application including the portable bio sensor via mass production of stable nanostructure array and other nanophotonic application.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.276-276
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2010
Localized surface plasmon resonance (LSPR) has been explored recently as a promising approach to increase energy conversion efficiency in photovoltaic devices, particularly for thin film hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) solar cells. The LSPR is frequently excited via an electromagnetic (EM) radiation in proximate metallic nanostructures and its primary con sequences are selective photon extinction and local EM enhancement which gives rise to improved photogeneration of electron-hole (e-h) pairs, and consequently increases photocurrent. In this work, high-dielectric-constant (k) $ZrO_2$ (refractive index n=2.22, dielectric constant $\varepsilon=4.93$ at the wavelength of 550 nm) is proposed as spacing layer to enhance the LSPR for application to the thin film silicon solar cells. Compared to excitation of the LSPR using $SiO_2$ (n=1.46, $\varepsilon=2.13$ at the wavelength of 546.1 nm) spacing layer with Au nanoparticles of the radius of 45nm, that using $ZrO_2$ dielectric shows the advantages of(i) ~2.5 times greater polarizability, (ii) ~3.5 times larger scattering cross-section and ~1.5 times larger absorption cross-section, (iii) 4.5% higher transmission coefficient of the same thickness and (iv) 7.8% greater transmitted electric filed intensity at the same depth. All those results are calculated by Mie theory and Fresnel equations, and simulated by finite-difference time-domain (FDTD) calculations with proper boundary conditions. Red-shifting of the LSPR wavelength using high-k $ZrO_2$ dielectric is also observed according to location of the peak and this is consistent with the other's report. Finally, our experimental results show that variation of short-circuit current density ($J_{sc}$) of the LSPR enhanced a-Si:H solar cell by using the $ZrO_2$ spacing layer is 45.4% higher than that using the $SiO_2$ spacing layer, supporting our calculation and theory.
Attri, Pankaj;Park, Ji Hoon;Kumar, Naresh;Ali, Anser;Kim, In Tae;Lee, Weontae;Choi, Eun Ha
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2015.08a
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pp.66.1-66.1
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2015
Plasma medicine is an upcoming research area that has attracted the scientists to explore more deeply the utility of plasma. So, apart from the treating biomaterials and tissues with plasma, we have studied the effect of plasma with different feeding gases on modification of biomolecules. Additionally, we have checked the action of nanosecond pulsed plasma on the biomolecules. We have checked the plasma action on proteins ((Hemoglobin (Hb) Myoglobin (Mb) and lysoenzyme), calf thymus DNA and amino acids. The structural changes or structural modification of proteins and DNA have been studied using circular dichroism (CD), dynamic light scattering (DLS), gel electrophoresis, protein oxidation test, UV-vis spectroscopy and 1D NMR, while Liquid Chromatograph/Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometer(LC/CE-MS) based qualitative bio-analysis have been used to study the modification of amino acids. We have also shown the effect of NaCl and ionic liquid on the formation of OH radicals using electron spin resonance and fluorescence techinques.
Kim, Jong-Hak;Park, Jung-Tae;Koh, Joo-Hwan;Roh, Dong-Kyu;Seo, Jin-Ah
Membrane Journal
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v.18
no.2
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pp.132-137
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2008
Nanofiltration membranes were prepared based on coating a sulfonated comb-like copolymer layer on top of a poly(vinylidene fluoride) (PVDF) support. The comb-like copolymer comprising poly(vinyl chloride) backbone and poly(styrene sulfonic acid) side chains, i.e. PVC-g-PSSA was synthesized by atom transfer radical polymerization (ATRP) using direct initiation of the secondary chlorines of PVC. The successful synthesis of graft copolymers were confirmed by nuclear magnetic resonance ($^1H$-NMR), FT-IR spectroscopy and wide angle X-ray scattering (WAXS). Composite nanofiltration membranes consisting PVC-g-PSSA as a top layer exhibited the increase of both rejections and solution flux with increasing PSSA concentration. This performance enhancement is presumably due to the increase of SO3H groups and membrane hydrophilicity. The rejections of composite membranes containing 71 wt% of PSSA were 88% for $Na_2SO_4$ and 33% for NaCl, and the solution flux were 26 and $34L/m^2h$, respectively, at 0.3 MPa pressure.
DLC films were deposited using the ECR-PECVD method with the fixed deposition condition, such as ECR power, methane and hydrogen gas-flow rates and deposition time, for various substrate bias voltage. We have investigated the ion bombardment effect induced by the substrate bias voltage on films during the deposition of film. The characteristic of the films were analyzed using the FTIR, Raman, and UV/Vis spectroscopy analysis shows that the amount of dehydrogenation in films was increased with the increase of substrate bias voltage and films thickness was decreased. Raman scattering analysis shows that integrated intensity ratio(ID/IG) of the D and G peak was increased as the substrate bias voltage increased and films hardness was increased. Optical transmittances of DLC film were decreased with increasing deposition time and substrate bias voltage. From these results, it can be concluded that films deposited at this experimental have the enhanced characteristics of DLC because of the ion bombardment effect on films during the deposition of film.
A sudden step change is observed in the vertical position readings from beam position monitors (BPMs) mounted at the several sector vacuum chambers of Pohang Light Source. To study the source of this sudden step change, we measured the RF transmission scattering matrix (S21) through the pickup electrodes of BPMs mounted at the both ends of the sector vacuum chamber. The measured $S_{21}$ graph of the sector vacuum chambers suffering sudden step change has a peak in the BPM operation frequency bandwidth. Otherwise that of the other sector vacuum chambers doesn't have a peak. It is shown by the numerical simulation that the peak found in the BPM operation frequency bandwidth corresponds to the longitudinal harmonic of transverse electric resonance mode.
Acoustic experiments were performed with Zostera marina to study the characteristics of backscattering of seagrass living in the bottom interface. Field experiments were conducted in the Dongdae man, Namhae for day and night to consider the effects of air-bubble from photosynthesis of seagrass. The multi-frequency (30$\~$120 kHz) responses were measured and the distributions of back scattering strength due to the movement of seagrass were Presented by PDF (probability density function) at 120 120 kHz. The results were shown both the frequency dependence and diurnal variation of the backscattering strength between day and night. This diurnal variation may be caused by the amount of oxygen in dissolved bubbles formed by Photosynthesis of seagrass.
H-shaped amphiphilic pentablock copolymers $(PSt)_2-b-PCL-b-PEO-b-PCL-b-(PSt)_2$ was synthesized via chemoenzymatic method by combining enzyme-catalyzed ring-opening polymerization (eROP) of ${\varepsilon}$-caprolactone (${\varepsilon}$-CL) and atom transfer radical polymerization (ATRP) of styrene. By this process, we obtained copolymers with controlled molecular weight and low polydispersity. The structure and composition of the obtained copolymers were characterized by nuclear magnetic resonance (NMR), gel permeation chromatography (GPC) and infrared spectroscopy analysis (IR). The crystallization behavior of the copolymers was analyzed by differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD). The crystallization behavior of the H-shaped block copolymers demonstrated a PCL dominate crystallization. The self-assembly behavior of the copolymers was investigated in aqueous media. The hydrodynamic diameters of the copolymer micelles in aqueous solution were measured by dynamic light scattering (DLS). The morphology of the copolymer micelles was observed by atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). The hydrodynamic diameters of spherical micelles declined gradually with the increase of the hydrophobic chain lengths of the copolymers. The critical micelle concentration (CMC) values were determined from fluorescence emission, and it was found that the CMCs decreased with an increase of PSt hydrophobic block lengths.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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