Di-n-butyl phosphorochloridate((CH₃CH₂CH₂CH₂O)₂POCl, 1)의 가용매 분해반응의 속도상수를 여러 가지 용매 중에서 구하였다. 반응용매 28개의 속도상수를 이용하여 확장된 Grunwald-Winstein 식에 의하여 구한 용매의 친핵성도와 이온화력에 대한 기질의 민감도(l = 1.40, m = 0.42)는 S_N2 반응임을 예상할 수 있다. 이를 뒷받침할 수 있는 추가 요소들은 상대적으로 작은 양의 값의 ΔH^≠ (8.0 ~ 15.9 kcal·mol⁻¹)와 큰 음의 값의 ΔS^≠(−25.8~−53.1 cal·mol⁻¹·K⁻¹), Kivinen의 n 값(0.9~1.7) 그리고 용매동위원소효과 값(1.69)이다.

양이온성, 비이온성, 양쪽성 계면활성제 및 그들의 혼합 계면활성제용액에서 p-클로로벤조산의 가용화상수(K_s)를 UV-Vis법으로 측정하였다. 계면활성제분자에서 탄소사슬의 길이가 서로 다른 소수성 꼬리-그룹과 친수성인 머리-그룹의 변화가 가용화에 미치는 효과를 조사하였으며, 또한 온도변화에 따른 K_s 값의 변화로부터 여러 가지 열역학적 함수 값들을 계산하고 분석하였다. 그 결과, 모든 계면활성제용액에서 p-클로로벤조산의 가용화에 대한 ΔG^o 값은 모두 음의 값을 그리고 ΔH^o와 ΔS^o의 값은 모두 양의 값을 나타내었다.

HOOO-(H₂O)_n (n=1~5) 클러스터에 대해서 다양한 기저집합과 밀도 범함수 이론(DFT) 및 순 이론(ab initio) 방법을 사용하여 가능한 여러 구조를 최적화하고 결합에너지와 조화진동수를 계산하였다. HOOO 단량체의 경우에는 CCSD(T) 이론 수준에서 trans 구조가 cis 구조보다 열역학적으로 더 안정한 것으로 계산되었다. HOOO-(H₂O)_n 클러스터에 대해서는 B3LYP/aug-cc-pVTZ와 CAM-B3LYP/aug-cc-pVTZ 이론 수준에서 분자 구조를 최적화하고 열역학적으로 가장 안정한 분자구조를 예측하였다. HOOO-H₂O 클러스터의 결합에너지는 MP2//CAM-B3LYP 한 점 에너지 계산에서 영점 진동에너지(ZPVE)와 바탕 집합 중첩에러(BSSE)까지 모두 보정한 후 6.05 kcal/mol로 계산되었으며, n=2-5의 경우에는 물 분자의 수가 증가 할수록 물분자 1개 당 평균 결합에너지는 증가하여 약 7.2 kcal/mol의 값으로 수렴하였다.

II-VI 족 무기 화합물 반도체인 ZnO는 폭 넓은 응용분야 때문에 많은 관심을 받고 있다. ZnO는 넓은 밴드갭(3.37 eV)과 큰 excitation binding energy(60 meV)를 가지고 있고 광학특성, 반도체, 압전특성, 자성, 항균성, 광촉매 등 여러 분야에 응용 가능한 물질로 알려져 있다. 특히 광촉매 분야에 적용할 때 재수득의 문제를 위해 자성을 갖는 물질과 core-shell 구조를 이루는 연구가 활발히 진행 되고 있다. 본 연구에서, magnetic core-shell ZnFe₂O₄@ZnO@SiO₂ nanoparticles(NPs)는 3단계 과정을 통해 성공적으로 합성하였다. 합성된 물질들의 구조적 특성을 확인하기 위해 X-ray diffraction(XRD), Scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR)을 사용하였다. ZnFe₂O₄ spinel 구조와 ZnO wurtzite 구조는 XRD를 사용하여 확인되었고, 전구체의 농도별 분석을 통해 ZnO 생성 비율을 확인 하였다. 합성된 물질들은SEM을 통하여 표면의 변화를 확인하였다. SiO₂층의 형성과 ZnFe₂O₄@ZnO@SiO₂ NPs의 합성은 FT-IR을 통해 Fe-O, Zn-O 및 Si-O-Si 결합을 확인하였다. 합성된 물질들의 자기적 성질은 Vibrating sample magnetometer(VSM)을 사용 하여 분석하였다. ZnO층과 SiO₂ 층의 형성의 결과는 자성의 증가와 감소로 확인하였다. 합성된 ZnFe₂O₄@ZnO@SiO₂ NPs의 광촉매 효과는 오염물질 대신 methylene blue(MB)를 사용하여 UV 조사 하에 암실에서 실험하였다.

A preconcentration procedure for determination of palladium by laser thermal lens spectrometry (TLS) is proposed. It is based on cloud point extraction of palladium(II) ions as 2-(3,5-dichloro-2-pyridylazo)-5-dimethylaminoaniline (3,5-diCl-PADMA) complexes using octylphenoxypolyethoxyethanol (Triton X-114) as surfactant. The effects of various experimental conditions such as pH, concentration of ligand and surfactant, equilibration temperature and time on cloud point extraction were studied. Under the optimized conditions, the calibration graph was linear in the range of 0.15~6 ng mL⁻¹, and the detection limit was 0.04 ng mL⁻¹ with an enrichment factor of 22. The sensitivity was enhanced by 846 times when compared with the conventional spectrophotometric method. The recovery of palladium was in the range of 96.6%~104.0%. The proposed method was applied to the determination of palladium in water samples.

연료전지는 수소와 산소를 연료로 하여 전기를 생산해 내는 장치로, 전기분해에 의해 음극에서 생성된 수소이온을 양극으로 전달할 수 있는 전해질을 필요로 한다. 전해질로써 Nafion과 같은 불소계 고체 고분자 막이 개발되어 왔으나, 고온에서의 수소이온 전도도 감소 및 높은 함수율에 따른 안정성 감소 등의 문제로 인해 새로운 연료전지용 고분자 전해질 막의 개발을 필요로 하였다. 본 연구에서는 술폰산기가 밀집된 구조를 갖는 단량체를 이용함으로써 높은 수소이온 전도도를 확보하고 이에 따른 고분자 막의 높은 함수율은 고분자 사슬 내에 나이트릴(CN) 작용기를 친수성 올리고머에 함께 도입함으로써 고분자 사슬간 쌍극자-쌍극자 상호작용을 통해 극복할 수 있도록 하였다. 결과적으로 물리적 가교가 형성된 고분자 막들은 높은 함수율 대비 우수한 치수안정성을 나타내었으며, 모든 조성에서 Nafion-117 고분자막에 비해 낮은 IEC값을 가짐에도 불구하고 보다 높은 전도도를 나타내었다.

(1S)-(+)-10-camphorsulfonic acid (CSA) and HCl were used together as a binary dopant in the electrodeposition of polyaniline (PAni). (+)-CSA and HCl were added in different mole ratios (9:1 and 6:4). (+)-CSA-doped and binary-doped PAni exhibited markedly different ultraviolet-visible and circular dichroism spectral characteristics due to differences in their conformations. Distinct helical structures are observed in the scanning electron microscopy images of (+)-CSA-doped PAni. The X-ray diffraction pattern of (+)-CSA-doped PAni exhibited remarkably higher crystallinity than that of HCl-doped PAni which is associated with the helical ordering along the polymer chains. The conformational changes due to the binary doping in chiral PAni had a significant effect on its chiroptical and electrochemical properties, morphology, and crystallinity, thus determined its conductivity.

The binding ability and hydrogen storage capacity of nitrogen doped carbon nanotube with divacancy (4NDCN_xNT) that is decorated with transition metals was investigated based on density functional theory calculations. Results indicate that scandium shows an ideal reversible hydrogen binding capability with promising system-weight efficiency compared with other transition metals when functionalized with 4ND-CN_xNT. The (Sc/4ND)₁₀-CN_xNT can store up to 50H₂ molecules, corresponding to a maximum gravimetric density of 5.8 wt%. Detailed structural stability and electronic properties were reported as hydrogen molecules were absorbed. It takes about 0.16 eV/H₂ to add one H₂ molecule, which assures reversible storage of H₂ molecules under ambient conditions.

탐구 중심 실험은 과학 지식에 대해 이해할 수 있는 기회와 과학의 본성에 대한 올바른 인식을 얻을 수 있는 기회를 제공한다. 본 연구에서는 중등 예비교사들이 탐구 중심 실험 수업에서 경험했던 어려움에 대하여 조사하고 분석하였다. 22명의 예비교사가 낮은 수준으로 문제를 해결하는 문제 해결 기반 탐구로 계획된 강의에 13주 동안 참여하여 탐구를 진행하였고, 이 과정에서 경험한 어려움에 대해 설문과 심층 면담을 통해 조사하였다. 예비교사들은 주로 실험 설계 과정과 자료해석 과정에서 어려움이 큰 것으로 나타났으며, 실험 목표에 대한 이해, 선지식이 부족하다는 인식, 탐구에 대한 자신감, 실험 도구 및 장비에 대한 이해 부족 등에서도 어려움이 나타났다. 연구 결과, 탐구에 대한 적절한 지도를 위하여 예비교사를 양성하는 기관에서는 충분한 탐구를 경험할 수 있는 환경을 조성하고, 체계적인 프로그램으로 지원해야 할 필요가 있음을 제안하였다.

문제해결력 및 창의력 등과 같은 고등정신능력 배양을 위한 평가체제 구축의 일환으로 2005년 도입된 서술형 평가는 매년 평가비율이 증가하면서 단순 지식을 요구하는 선다형 평가의 대안적 평가로 떠오르고 있다. 정부의 서술형 평가 비율 확대로 학교현장에서 표면적으로는 어느 정도 정착이 되어 운영되고 있으나 실제 서술형 평가가 의도한 목적을 달성했다고 확언할 수 없다. 그래서 본 연구에서는 경기도 5개 중학교에서 실시된 과학과 서술형 평가 문항을 대상으로 서술형 평가 문항의 특성을 분석하였으며, 이러한 특성을 갖는 요인을 분석하고자 문항을 출제한 교사를 대상으로 심층면접을 실시하였다. 연구결과 서술형 평가 문항들은 ① 출제되는 단원의 편중, ② 단원별 문제 형식의 차이, ③ ‘고등정신능력’ 측정의 미흡이라는 문항의 특성을 갖고 있었다. 이러한 문항의 특성을 갖는 요인은 교사들의 평가 문항 제작, 평가 도구의 이해 등에 대한 능력이 결여되었기 때문이었다. 이러한 요소들은 모두 평가 전문성의 결여로 설명될 수 있다. 이를 통해 교사들의 평가 전문성을 신장을 위한 방안이 요구됨을 알 수 있었다.

본 연구의 목적은 액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 인식을 알아보는 것이다. 이를 위해 사범대학에 재학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등에 대한 설문조사를 실시하고, 이 중 9명을 면담하였다. 그 결과, 50% 몰분율의 에탄올 수용액의 끓는점에 대한 예비교사의 인식은 ‘78-100 ℃ 구간에서 끓기 시작한다’는 과학적인 응답이 52.3%이었고, ‘에탄올 끓는점인 78 ℃에서 끓기 시작한다’고 생각하는 응답이 35.4%이었다. 전자의 경우, 물과 에탄올의 부분 증기압력의 합이 순수한 에탄올의 증기압력보다 작고, 물의 증기압력보다 커진다는 과학적인 설명에 비해 ‘끓을 때 에탄올 분자가 물 분자와의 인력이나 진로 방해 등을 통해 순수한 끓는점보다 높아진다’고 생각하는 설명이 많았다. 후자의 경우, 에탄올이 먼저 끓는데, 끓는점은 물질의 고유성질이므로 혼합물이 되어도 변하지 않는다고 생각하였다. 액체 혼합물의 가열 시 온도변화에 대해서는 끓기 시작하면서 온도가 증가하다가 일정한 온도가 된다고 생각하는 응답자가 69.2%이었으나 이들은 에탄올이 끓으면서 기화되어, 액체상에 물의 비율이 높아지기 때문에 점점 끓는점이 증가하게 된다는 설명을 하거나, 에탄올은 상태 변화하지만 액체로 남아있는 물이 열에너지를 흡수하기 때문에 혼합액체의 온도가 증가한다는 설명을 제시하였다. 상당수의 예비교사는 두 개의 일정한 온도 구간이 나타난다는 응답을 하였는데 이들은 액체 혼합물의 각 성분이 자신의 고유한 끓는점에서 상태변화를 한다고 생각하고 있었다. 또한, 액체 혼합물의 증발과 끓음 상황에서 기체상에서의 입자 모형을 분석한 결과, 증발 상황에서는 대부분의 예비교사가 기체상에 물과 에탄올이 동시에 존재하는 모형을 그렸으나, 끓음 상황에서는 기체상에 에탄올만 존재하는 모형을 그리는 비율이 증가하였다. 결과를 바탕으로 예비교사들이 혼합액체의 끓음에 대해 가지고 있는 대체적 개념과 이들의 인식 개선을 위한 시사점을 논의하였다.