삼중항-삼중항 소멸에 의한 광에너지 상향전환 기술(triplet-triplet annihilation upconversion, TTA-UC)은 특정 조건을 만족시키는 유기물들의 에너지 전달 및 융합 과정에 의해 저에너지의 광자를 고에너지의 광자로 변환시키는 신개념 에너지 전환기술이다. 본 연구에서는 실리카 마이크로입자(silica microparticle, SM)를 UC가 구현되는 폴리우레탄 박막 내에 담지 시켜 입사되는 광원의 광산란 효과를 도모함으로써 TTA-UC 효율을 향상시키고, 그 기작에 대해 탐구하였다. Seeded growth method를 통하여 약 950 nm의 균일한 크기를 갖는 SM을 합성하였으며, UC 박막 내에 담지 된 SM의 농도를 증가시킴에 따라 635 nm 광원 조사 시 430-570 nm 영역에서의 UC 세기가 최대 1.64배 증가함을 확인하였다. 삼중항 lifetime 측정을 통하여 광감응제 PdTPBP와 전자수용체 perylene 간의 triplet-triplet energy transfer(TTET) 효율을 분석한 결과, 박막 내에 담지 된 SM이 chromophore 간의 TTET에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 또한, 입사 강도-UC 세기의 상관관계를 분석하여 TTA-UC 효율을 분석한 결과, SM이 박막 내에 존재할 경우 UC 양자효율이 최대 1.5배 향상됨을 확인하였다.
음이온성 계면활성제인 sodium dodecanoate과 sodium n-octanoate의 혼합미셀 물성인 임계미셀농도(CMC), 반대이온의 결합상수(B), 및 미셀형성 응집수(N*) 등을 여러 조성에서 전기전도도법과 광산란법으로 조사하였다. 여러 혼합조성에서의 혼합미셀 형성에 대한 실험 결과는 이상용액의 예측 거동과는 상당히 벗어났으므로, 정규용액 이론에 기반을 둔 Rubingh 모델과 Motomura 모델을 이용하여 분석하였다. 또 미셀 형성에 대한 표준 Gibbs 에너지 ΔGmicel,0는 전체 조성에서 음의 값이 얻어져 혼합미셀의 안정성을 확인할 수 있었으며, 이러한 ΔGmicel,0 측정값은 이론적 계산치와 실험 오차 내에서 일치하였다.
A study on the particle growth in $TEOS/O_2$ plasma was performed, and particle size and its distribution was measured by the electrical aerosol analyzer (EAA), light scattering particle size analyzer and the particle size was also determined by SEM. The effects of process variables such as total gas flow rate, reactor pressure, supplied power and initial reactant concentration on the particle growth were investigated. From the EAA results, the particle size distribution is divided into three groups of the cluster size and the small and large size particles. The particle size distribution measured by the light scattering particle size analyzer becomes bimodal, because the cluster size particles smaller than 20 nm in diameter cannot be detected by the light scattering particle size analyzer. The size of particles measured by the light scattering particle size analyzer is in good agreements with those by the SEM. Also we could understand that the particle formation is very sensitive to the changes of reactor pressure and reactant concentration. As the total gas flow rate increases, the particle size decreases because of the shorter residence time. As the reactor pressure, or the reactant concentration increases, the particle concentration increases and the particles grow more quickly by the faster coagulation between particles.
In this study, indoor $PM_{10}$ concentration was measured by different type of real-time instruments in public transport vehicles. Light-scattering method is widely used in measuring the size of particulate matters and there is two types of light-scattering methods; one is the nephelometer type which measures the light-scattering degree by aerosol cloud, the other is the spectrometer type which measures light-scattering degree by individual particle. We observed the variation of $PM_{10}$ in KTX, subway and express bus carriages by 1-minute resolution and found that there is similar tendency in pattern among 4 light-scattering devices but difference in absolute concentrations. By comparing gravimetric result in a subway cabin, the spectrometer type device, C, was chosen as a reference device. The conversion factors of nephelometer device A-1, A-2, and B were 1.666, 1.463 and 2.125 respectively.
광산란 장치를 이용하여 메탈로센 촉매 하에 제조된 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌의 결정화거동을 Ziegler-Natta 촉매에 의하여 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌과 비교하여 보았다. 특히 branching수와 길이 그리고 공단량체의 함량이 결정화 거동에 미치는 영향을 중점적으로 살펴보았다. 같은 수의 branching 수를 가지고 있는 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌은 기존의 선형 저밀도 폴리에틸렌에 비하여 결정화를 시작하기 위한 induction time이 길어짐을 알 수 있으나 구정의 성장속도는 두 경우가 유사함을 확인하였다. 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌의 branching 수를 감소시킬 경우 induction time과 구정성장속도가 모두 빨라짐을 알 수 있었다. 또한 일반적으로 최대 구정의 크기는 branching 수에 관계없이 메탈로센 선형 저밀도 폴리에틸렌이 기존의 선형 저밀도 폴리에틸렌에 비하여 커짐을 알 수 있었다.
In this thesis, we studied to increased to solar conversion efficiency of DSSC (dye-sensitized solar cell) using nanocrystalline $TiO_2$ semiconductor. We are preparation of $TiO_2$ photoelectrode, assembly the DSSC and put a focus in analyses electrochemical properties of DSSC and using Silica powder in $TiO_2$ photoelectrode for increase light scattering effect and improved conversion efficiency. It attempt to investigate the morphology of the photoelectrode and photovoltaic effects using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and photovoltaic properties under illumination with AM 1.5 simulated sunlight. We got 146 % enhanced power conversion efficiency when the optimal content of quartz glass powder was 5 wt.% than that another content.
묽은 고분자 용액의선형 점탄성과 완화시간 스펙트럼에 대하여 비드수, 유체역학적 상호작용, 배제 부피와 비선형 스프링들의 영향을 비드-스프링 모델을 통하여 연구하였다. Fixman의 모델을 개량하였고, 비선형 스프링개념을 도입한후 선형점탄성에 관한 식들을 유 도하였다. 그중에서 주로 복고 점도의 크기와 위상차에 대한 BSM 파라미터들의 영향을 살 펴보았다. 실험데이터에서 진동수에 따른 위상차의 평평한 부분의 길이로부터 비드수를 Mark-Houwink 식의 지수 값으로부터 유체역학적 상호작용 파라미터를 그리고 fitting 파라 미터로써 배제 부피 파라미터와 비선형 스프링 파라미터의 함수형태로 표현되는 동적 확장 파라미터를 결정할수 있었다. 또한 광산란 실험등으로부터 배제 부피 파라미터를 결정하게 된다면 이로부터 비선형 스프링 파라미터도 결정할수 있음을 알수 있었다. 한편 불연속적인 현태인 BSM의 완화시간 스펙트럼에 미치는 BSM 파라미터들의 영향을 분석함으로써 각 파람터의 효과와 차이점을 분명히 알수 있었다. 본논문에서는 BSM에 비드수, 유체역학적 상호작용 배제 부피 그리고 비선형 스프링 효과를 동시에 적용하는 방법을 제시하였으며 이 방법을 통하여 묽은 고분자 용액의 선형 점탄성 실험 데이터를 정량적으로 설명할 수 있었다.
실리콘 태양전지에 사용되는 ZnO 박막의 특성은 적외선과 가시광선 영역에서 높은 투과도 (>80%)와 낮은 비저항(<10-2) 외에 산란(scattering)에 의한 빛의 광학적 경로(optical path) 증가로 활성층(active layer)에서의 광 흡수도 증가 및 입사광의 재반사를 방지할 수 있는 표면 형상(morphology)의 제어가 중요하다. 일반적으로 우선 배향성(preferred orientation)이 <0002>방향으로 texturing된 ZnO박막보다 <1120>방향으로 texturing된 박막이 더 우수한 광 산란 효과를 보인다. 따라서, 이 논문에서는 유기화학증착공정으로 증착한 ZnO 박막의 texture 형성에 있어 박막 증착 온도 및 원료로 사용하는 DEZ(Diethylzinc)와 H2O의 상대농도 변화에 따른 texture 방향의 변화에 대해 고찰하였다. 반응기내의 압력을 0.67 torr로고정하고 기판온도를 $90^{\circ}C$에서 $170^{\circ}C$까지 $20^{\circ}C$간격으로 증가시키고, $120^{\circ}C$에서 H2O/DEZ의 비를 0.1에서 4까지 변화시켰다. 기판온도가 증가함에 따라 ZnO박막의 texture 방향은 <0002>에서 <1120> 방향으로 변화하였다. 또한 $120^{\circ}C$에서 H2O/DEZ 비가 증가함에 따라 ZnO 박막의 texture 방향은 <0002>에서 <1120> 방향으로 변화하였다. 이에 따른 광투과, 광산란 특성과 전기적 특성의 변화를 조사하였다.
In this study, the performance of dye-sensitized solar cells with different thickness of the photelectrode film was simulated by using the electron-diffusion differential model. Through this simulation, the relationships between the thickness of the photoelectrode film and the performances (open-circuit voltage, short-circuit current density, and overall photoelectric-conversion efficiency) of cells were understood and the performances with different thickness of the photoelectrede film were also examined. For considering the refractive index in the liquid electrolyte and exploring the scattering effect of titanium dioxide particles with different sizes using the Mie light-scattering theory, the highest scattering effect of each particles was found out and the optimal size of the titanium dioxide particle was determined for light scattering in the photoelectrode film of dye-sensitized solar cell. Through experiment, the mixed titanium dioxide cell was better than the single titanium dioxide cell and generated a higher overall conversion efficiency because the optimal titanium dioxide particles in the phoelectrode film as light scattering.
Stannous 2-ethylhexanoate와 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA)를 개시제로 사용하여 $\varepsilon$-caprolactone을 개환중합하여 polycaprolactone (PCL) 거대단량체를 합성하였다. 합성된 PCL 거대 단량체는 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy (TEMPO)를 개시제로 사용하는 안정한 자유 라디칼 중합에 의해 스티렌과 공중합되었으며 그 결과 분자구조가 조절된 poly(styrene-g-caprolactone) (PS-g-PCL)이 얻어졌다. 얻어진 공중합체는 광산란 검출기가 장착된 GPC를 이용하여 분자량을 측정하였으며, $^1$H-NMR 분석을 통해 공중합체내의 PS/PCL 함량 비를 구하였다. 전체 분자량과 PCL 거대단량체의 분자량 그리고 공중합체내 PCL의 함량으로부터 사슬당 그라프트의 수를 계산하였다. DSC를 이용한 그라프트 공중합체의 열분석에서 PCL 결정의 흡열 피이크가 관찰되었으며, 이로부터 PS-g-PCL이 상분리되어 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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