• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.22 no.6
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• pp.41-58
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• 2019

다공성 실리콘 나노 입자는 약물 전달과 바이오이미징 등 의생명공학 분야에 다양하게 활용할 수 있는 가능성을 지닌 소재이다. 실리콘 원소 특유의 생분해성, 발광 효과, 다공성 구조 형성을 통한 약물 전달 기능에 이르는 다양한 특성으로 인해 미래 중개의학 플랫폼으로 각광 받고 있으며, 특히 바이오이미징 분야에서의 활용성이 매우 주목 받고 있다. 이에 대한 최신 연구 동향을 보고하고자, 다공성 실리콘 나노 입자의 제작 및 바이오이미징 응용 연구에 대한 성과를 소개한다. 바이오이미징을 위한 핵심 요소인 발광 특성(근적외선 방출, 마이크로 초 단위의 감쇄 시간 등)에 대한 논의를 바탕으로 최근 연구 성과 및 약물 전달 과정 모니터링 기능 등 다방면의 응용 가능성에 대한 방향을 소개한다. 실리콘 나노 입자의 제작 및 표면 화학 반응을 통한 기능성 제어, 이를 활용한 바이오이미징 연구 동향에 대한 전략도 광범위하게 제시하고자 한다.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.23 no.3
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• pp.70-74
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• 2022

Tannic acid, one of plant-derived polyphenols, has been studied as a molecular adhesive, surface modification, energy storage and generating device, and biomedical application as it can interact with biopolymers. In this study, we synthesized porous silica nanoparticles that are widely used in biomedical engineering fields such as drug delivery and bioimaging, and then analyzed tannic acid mediated surface modification of mesoporous silica nanoparticles.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.99.2-99.2
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• 2017

전이금속 산화물은 비교적 높은 용량 (700~1000 mAh/g)을 갖기 때문에 차세대 리튬전지용 음극으로서 많은 연구가 진행되어 왔다. 나노 코어-쉘 구조의 다공성 전이금속/전이금속 산화물 구조는 높은 비 표면적의 산화물과 높은 전기전도성을 가지는 금속 코어로 구성되어 고효율 리튬전지에 적용가능하다. 본 연구에서는 구리 소재 상에 나노코어구조의 구리/코발트 입자를 전기화학적으로 석출시킨 후 구리의 산화가 일어나지 않는 전해질/전위 조건에서 코발트만 선택적으로 산화시켜 코어-쉘 구조의 다공성 전이금속/전이금속 산화물 구조를 얻을 수 있었다. 제조된 나노 코어-쉘 구조의 다공성 전이금속/전이금속 산화물 입자를 리튬전지의 음극으로 사용하여 매우 우수한 충/방전 안정성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.46.1-46.1
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• 2009

산업이 점차 발달함에 따라 발생하는 환경오염으로 인해 인간의 삶에 있어 불가분의 관계에 있는 물에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있는 추세이다. 각종 질병의 요인이 되는 박테리아는 주로 물을 운송 매개체로 하기 때문에 이로 인한 물의 오염으로 인도의 경우 모든 질병 발생의 80%를 차지하는 것으로 세계보건기구(WHO)에 의해 보고되었다. 현재까지물 또는 공기의 항균 및 살균 정화를 위해 화학적, 생물학적 방식 등 다양한 기술이 개발되었으나 박테리아와같은 세균제거에는 무리가 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 여러 물질 중에서도 특히 항균작용(Antibacterial activity)이 탁월한 은(Ag)을 나노입자화하여 in-situ 코팅을 통한 다공성 알루미늄 하이드록사이드 나노복합재의 제조함으로써 생물학, 생체의용공학, 약학 등에 응용될 수 있는 새로운 형태의 항균재료제조방법을 제안하였다. 우선, 다공성 알루미늄 하이드록사이드기판은 알루미늄 기판에 알칼리 표면개질을 실시함으로서 표면에 마이크로포어가 형성된 알루미늄 하이드록사이드 기판을 제조하였다. 이렇게 제조된 다공성 기판에 Polyol 공정으로 은나노입자를 합성 및 분산시킴으로서 in-situ로 은나노입자가 분산된 알루미늄 하이드록사이드 나노복합재 기판을 만들수 있었다. 본 연구를 통하여 제조된 은나노입자가 분산된 알루미늄 하이드록사이드 나노복합재 기판은 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM)을 통하여 미세구조와 상분석을 실시하였으며 X선 광전자분석(XPS)를 이용하여 기판 표면의 화학적 상태를 분석하였다.

• Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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• v.42 no.1
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• pp.1-7
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• 2016

Highly porous polymethyl methacrylate (PMMA) microspheres impregnated by $TiO_2$ powder were prepared by spray drying method. The particle size and the porosity were controlled by optimizing the co-solvent ratio and the polymer concentration. $TiO_2$ powder was impregnated into the microspheres upto 74.6 wt% content based on the weight of the resultant $PMMA/TiO_2$ microspheres. SEM images showed that $TiO_2$ powder was well distributed throughout the inside of the microsphere. EDX mapping showed that the Ti signal was well detected from every part of the microspheres, which was the evidence of the formation of the $PMMA/TiO_2$ composite. Hg porosimetry result showed that the porosity was found to be over 50% regardless of the $TiO_2$ contents. The final product was found to have high oil-absorbing capacity and great hiding power, both of which are key properties in designing the microsphere materials for make-up cosmetics application.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.85.1-85.1
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• 2018

고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술은 타겟에서 방출된 금속 원자들이 타겟 주변에서 서로 충돌하여 나노입자를 형성한 후 기판으로 입자를 이송시켜 나노 구조를 지니는 박막을 성장시키는 기술이다. 고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술로 제작한 다공성 박막은 열린 기공 구조를 지니고 있기 때문에 외부 기체의 확산이 용이하고 비표면적이 높다는 특징을 가지고 있다. 특히 금속 공기 이차전지 등의 배터리의 경우 전극의 비표면적이 성능을 결정하는 중요한 인자이므로 금속판을 사용하는 경우 대비 비표면적이 높은 나노구조를 사용할 경우 용량 증대에 유리하다. 본 연구에서는 공정 압력, 공정 파워, 타겟과 기판과의 거리, 칠러 온도 등 증착 공정 변수를 제어하여 표면적이 높은 아연 나노 구조를 형성하였다. 이를 분석하기 위해 SEM을 이용하여 미세구조 및 두께를 관찰하였으며, 박막 증착 전후의 무게를 측정하여 기공률을 계산하였다. 또한 XRD 분석을 통하여 결정성 및 결정의 크기를 확인하였다. 이렇게 제작된 고표면적 다공성 Zn 금속박막을 응용하여 아연 전지 성능 평가를 진행하였다.

• Analytical Science and Technology
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• v.22 no.3
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• pp.247-253
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• 2009

Porous silicon films are electrochemically etched from crystalline silicon wafers in an aqueous solution of hydrofluoric acid(HF). Careful control of etching conditions (current density, etch time, HF concentration) provides films with precise, reproducible physical parameters (morphology, porosity and thickness). The etched pattern could be varied due to (1) current density controls pore size (2) etching time determines depth and (3) complex layered structures can be made using different current profiles (square wave, triangle, sinusoidal etc.). The optical interference spectrum from Fabry-Perot layer has been used for forensic applications, where changes in the optical reflectivity spectrum confirm the identity. We will explore a method of identifying the specific pattern code and can be used for identities of individual code with porous silicon based encoded nanosized smart particles.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.439-439
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• 2011

기존의 고온에서 제작되는 TiO2 나노 입자를 이용한 염료감응형 태양전지를 저온에서 제작하기 위해 전자 이동층으로 ZnO 나노 입자를 사용하여, 저온($200^{\circ}C$)에서 염료감응태양전지(DSSC)를 제작하였다[1,2]. 상대전극(counter electrode)으로는 RF magnetron sputtering을 사용하여 ITO/glass위에 Pt를 증착하여 태양전지의 특성을 측정하였다. $180^{\circ}C$ 이상에서 hydropolymer가 증발되는 것을 이용하여, ZnO 나노입자와 hydropolymer 혼합한 paste 제작하여 소결 후 ZnO 나노입자 사이에 다공성을 생성시켜 Dye가 잘 침투하여 ZnO 나노입자 표면에 잘 흡착 되도록 하였다[3]. 20 nm 및 60 nm 크기의 ZnO 나노 입자를 사용하여 실험 해본 결과, 20 nm에 비하여 60 nm ZnO 나노입자의 경우 IPCE 값이 약 7% 정도로 높은 전환효율 값을 보였다. 60 nm ZnO 나노입자를 전자 수송층으로 사용한 DSSC 소자에서 단위면적당 흐르는 전류(Jsc), 전압 (Voc), fill factor (ff), 그리고 효율(${\eta}$)의 최대값은 4.93 mA/$cm^2$, 0.56V, 0.40, and 1.12%, 로 보였다.

• Composites Research
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• v.35 no.4
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• pp.298-302
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• 2022

Owing to the superior optoelectronic properties, halide perovskites have emerged as next-generation materials for display application. In this study, we reported a novel route for CsPbBr₃ calcination into porous SiO₂ nanoparticles to overcome the stability issues of halide perovskite via a spatial confinement of crystal growth within SiO₂ pores. The resulting CsPbBr₃-SiO₂ nanoparticles exhibited the photoluminescence (PL) emission peak at 515 nm under optimal calcination condition. In several polar solvents, PL properties of CsPbBr₃-SiO₂ nanoparticles was maintained owing to the enclosed pores during calcination process, suggesting their promising application for display color conversion film.