광감응성 azobenzene 그룹이 분자의 주위 환경에 따라 광이성화 반응이 변화하는 것을 in-situ UV/Vis 분광 실험법과 광학 이방성 측정법을 이용하여 조사하였다. 4-Hyhoxyazobenzene을 포함하는 필름에 광조사함과 동시에 trans-isomer와 cis-isomer 특성 피크의 세기 변화를 측정하여 azobenzene 그룹의 가역적이며 반복적인 광이성화 반응을 알수 있었다. Azobenzene 자기조립체 박막이 입혀진 기판을 액정 셀의 배향막으로 사용하여 액정의 배향을 유도하였을 때, trans-azobenzene 그룹들이 조밀한 packing을 하며 기판에 수직으로 배열한 자기조립체 구조 때문에 액정 분자들도 수직 homeotropic 배향을 하였다. 이와 같은 자기조립체 박막의 액정 셀에 UV 빛을 노광하면 azobenzene그룹이 광이 성화 반응을 일으켜 cis-isomer로 변하게 되며, 이로 인해 액정의 배향이 수직에서 수평 planar 배향으로 변함을 알 수있었다.
카본나노튜브는 상용되는 기존의 센서에 비해 표면적이 넓어 감도가 놀고 응답속도가 빠르다. 또한 나노 스케일의 크기를 가지므로 고직접화를 실현할 수 있으며 기능복구성이 뛰어나 상온동작을 통한 저전력화가 가능하다. 본 실험에서는 아크방전법으로 합성한 카본나노튜브를 가스센서로 제작하여 상온에서 NH$_3$, NO 가스와의 반응 특성을 평가하였다. 또한 origin soot와 이를 정제한 purified CNT를 SEM(주사전자현미경), TEM(투과전자현미경), Raman scattering spectroscopy(라만 산란 분광기)를 통해 재료적 특성을 조사하고 이를 가스 감응 곡선과 연관하여 비교, 분석하였다. 전극에 CNT막을 형성시키기 위해 3g의 N,N dimethylformamide 용액에 CNT 10mg을 분산시킨 후 2시간동안 초음파 처리하였다. 이 용액을 mask를 이용해 전극 위에 막을 형성시킨 후 20$0^{\circ}C$에서 열처리하였다. 이렇게 제조된 origin soot와 purified CNT센서는 flow system을 이용하여 측정하였고 $N_2$분위기 하에서 센서를 안정화시킨 후 측정가스와의 반응을 살펴보았다 센서의 반응속도, 회복속도, 감도 등의 측정결과 origin soot는 NH$_3$ 25ppm에서 20%, purified CNT는 1%의 감도를 보여 20배 높은 감도를 보았다. NO 25ppm의 경우에도 origin soot가 8%, purified CNT는 0.8%의 감도를 보여 10배 높은 감도를 보였다. 이는 탄소입자가 많은 origin soot가 purified CNT 보다 표면적이 넓어 보다 많은 가스 흡착 싸이트를 가지기 때문이다. 하지만 origin soot는 반응시간과 회복속도가 Purified CNT 보다 2배 이상 느려 표면적 증가에 따른 가스 흡착과 탈착 능력이 떨어짐을 알 수 있었다. 또한 CNT와 가스사이의 전하 이동 방향에 따라 NH$_3$는 양의 감도를 NO는 음의 감도를 보였다 이는 전하의 이동 방향에 따라 전하와 캐리어 사이의 결합 및 해리가 일어나게 되고 결국 카본나노튜브 내의 캐리어 수를 증감시킴에 따라 나타나는 현상이다. 이러한 가스의 감도는 농도에 따라 증가하였으며 origin soot를 이용하여 1ppm이하의 NH$_3$ 가스를 검출할 수 있었다.
It can gain both the electric energy production and disperse of light at the same time if DSSC is applied in the building as window system. It means to help facade design and to be used in lighting, heating, cooling energy directly by applicating DSSC BIPV window that is possible to daylighting and materialization of color. For this, optical characteristics analysis that is basic step must take precedence. So, basic databases of DSSC are builded and optical performances according to the double and triple glazing are evaluated by analyzing spectral data of various colored DSSC. As a result, Green(4) has the highest visible transmittance that is 28.8%, and Blue(3) has the lowest that is 0.3%. And, in case of optical performance of Green(4) depending on the incidence angle, SHGC and Tsol are decreased sharply from more than $60^{\circ}C$. Finally, It is judged that Red(4), Green(1), (4), Blue(4) are suitable for application in office building because visible transmittance is high and solar heat gain coefficient is low relatively in spite of composing to double and triple glazing.
음이온 하이드로젤은 그들이 가지고 있는 pH 감응성 팽윤거동 때문에 단백질 약물의 경구투여용 전달물질로써 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 음이온 하이드로젤의 pH 변화에 따른 용매의 침투 메커니즘을 규명하기 위하여 methacrylic acid와 2-methacryloxyehtyl glucoside를 공중합하여 P(MAA-co-MEG) 하이드로젤을 합성한 후 pH 변화에 따른 하이드로젤의 동적 팽윤거동을 관찰하였다. 용매의 침투 메커니즘이 Fickian 또는 non-Fickian 인지를 설명할 수 있는 특성지수 n을 $M_t/M_{\infty}=kt^n$ 관계식으로부터 계산하였다. 하이드로젤에 대한 용매의 침투 메커니즘은 주위 pH의 영향을 많이 받았으며, 젤의 $pK_a$ 보다 높은 pH인 7.0에서는 침투 메커니즘이 상대적으로 고분자사슬의 이완에 의한 지배를 많이 받는다는 것을 알 수 있었다. 한편, pH 7.0에서 고분자 이완에 의한 용매의 침투 메커니즘은 하이드로젤에 존재하는 카르복실산의 이온화에 기인한 것임을 ATR-FTIR 분광분석을 이용하여 확인하였다.
본 연구에서는 생화학 물질을 정량적으로 분석하기 위하여 소산장(Evanescent field) 흡수를 이용한 박막 광도파로형 칼륨이온센서를 제작하였다. 도파로는 Pyrex glass($26{\times}19{\times}1mm$, $n_{1}=1.485$ at 514nm, Ar laer ; Coherent 사 M532) 기판위에 RF sputtering법으로 Coming-7059 glass($n_{2}=1.588$, at 514nm, Ar laer ; Coherent사 M532) 2 종류의 박막 광도파로를 형성하였으며, 그 두께는 프리즘 결합법으로 측정한 결과 각각 $T_{1}=1.04{\mu}m$ 와 $T_{2}=1.41{\mu}m$ 였다. 칼륨이온 선택성의 이온감지막은 변색성 이온감응물질인 ETH 5294와 중성이온감응물질인 valinomycin을 poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol) ( 91 : 3 : 6 ) 공중합체 막내에 포괄법으로 고정화한 후 도파로 위에 스핀코팅법으로 제조하였다. 그리고, 센서의 특성을 평가하기 위해 감지막의 작용길이, 도파로의 두께 및 변색성 이온감응물질의 조성비 변화에 따른 감도 의존성을 조사하였다. 본 센서는 약 $1{\times}10^{-6}M\;{\sim}1.0\;M$의 넓은 측정범위를 가지며, 90%의 응답시간은 약 1분 이내의 빠른 응답특성을 나타내었다. 또한 분광분석법에 의한 투과광도법 및 광섬유를 이용한 optode형 센서를 제작하여 본 센서와 그 특성을 비교한 결과, 본 센서의 우수성을 알 수 있었다. 따라서 본 센서는 생화학 및 의용, 환경감시 분야 등에 응용 가능할 것으로 사료된다.
요소는 박테리아가 가지고 있는 urease에 의해 2분자의 $NH_3$와 1분자의 $CO_2$ 기체를 생성한다. Proteus vulgaris를 $NH_3\;와\;CO_2$ 기체 감응전극에 고정시켜 박테리아 전극을 조립하고, pH, 온도, 완충용액, 박테리아(균)의 양 및 여러가지 방해불질의 영향과 전극의 수명등에 관하여 조사하였다. $NH_{3-}$박테리아 전극은 $25^{\circ}C$에서 pH 7.4인 0.05M phosphate완충용액을 사용하였을 때 직선범위는 $7.0{\times}10^{-4}\;-\;3.0{\times}10^{-2}$M 이었고, 감응 기울기는 116.7 mV/decade였다. 한편, $CO_{2-}$박테리아 전극은 $30^{\circ}C$, pH 7.0, 0.1M phosphate완충용액을 사용하였을 때 $7.0{\times}10^{-4}\;-\;5. 0{\times}10^{-2}$M내에서 감응 기울기는 $45.4{\sim}45.7mV/decade$로 나타났다. 실제 임상적인 응용으로서 요속에 들어 있는 요소를 정량하고 분광광도법과 비교하였다. 결과적으로 이 전극의 경우는 실험과정이 간단하고 편리하여 신속하게 많은 양의 시료 분석이 가능하였다.
염료감응 태양전지의 전극 물질로 금속산화물인 이산화티타늄$(TiO_2)$를 사용하고, 감응제로 malachite green oxalate, basic blue3, rhodamine B, bromocresol purple 염료를 사용할 때 광전환 효율을 높이고 안정성을 향상시키기 위하여 갖추어야될 염료의 전기화학적 특성과 분광학적 특성을 조사하였다. 기준전극에 대한 염료의 산화전위와 흡수파장을 전자볼트 단위로 환산한 값을 더하여 들뜬 상태를 얻었다. $TiO_2$전극의 평활전위$(E_{fb})$를 결정하여 전도띠 끝 준위$(E_{c,s})$를 계산하였으며, 이를 염료의 들뜬 상태와 비교함으로써 합선 전류$(J_{sc})$를 향상시킬 수 있도록 염료가 갖추어야 할 특성을 알아내었다. 또한 폴리피롤 전도성 고분자를 입혀 $TiO_2$의 결함자리에서 전도띠에 있는 전자가 산화된 염료와 재결합하는 것과 $TiO_2$필름의 균열에 의한 염료의 전극반응을 방지함으로써 광전류의 안정성을 향상시킨 결과를 얻었다.
수용액 중의 carbaryl을 형광분광법을 이용하여 정량하기 위한 분석방법에 대하여 연구하였다. 분석의 최적 조건을 구하기 위해서 들뜸 파장, 계면활성제의 농도, 보조계면활성제인 ethanol의 농도 및 방출 파장의 방출 세기에 대한 영향을 조사하였다. Carbaryl 용액에 계면활성제인 sodium dodecyl sulfate (SDS)을 첨가하였을 때 방출세기가 조금 증가하였으며 보조계면활성제인 ethanol을 첨가하였을 때 방출 세기가 현저히 증가함을 관찰하였다. 최적 분석 조건의 들뜸 파장, 계면활성제의 농도, 보조계면활성제인 ethanol의 농도 및 방출 파장은 각각 281 nm, $1.0{\times}10^{-2}mol/L$, 20% (v/v), 349 nm 이었다. 최적 분석조건에서 carbaryl의 검정곡선의 감응범위와 검출한계($3{\sigma}$)는 각각 $5{\times}10^{-7}$에서 $1.0{\times}10^{-4}mol/L$ 및 $1.1{\times}10^{-8}mol/L$이었다. 검정곡선에서 직선성이 성립하는 농도 범위에서 상관계수(S/N=3)는 0.9996이었다.
독활(Aralia continentalis)로부터 항균활성 물질을 찾아내기 위한 일환으로 항균실험과 분리실험을 병행하여 실시하였다. 항균활성물질 분리는 독활을 클로로포롬으로 추출하여 실리카겔($SiO_2$)과 분취용액체크로마토그래피(prep-HPLC)법으로 2종의 화합물을 분리하여 핵자기공명(NMR) 등 분광학적인 기법으로 이용하여 구조동정을 하였다. 이때 2종의 화합물은 (-)-pimara-8(1),15-diene-19-oic acid와 (24E)-stagmasta-5,22-dien-$3{\beta}-ol$임이 확인되었다. 2종의 화합물에 대한 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA) 및 메터실린 감응 황색포도상구균(MSSA)의 표준균주와 임상분리균주(MRSA)에서의 최소억제농도(MIC)가 $8-16{\mu}g/mL$로 나타났다. 그러므로 본 연구의 결과로부터 화합물(-)pimara-8(1),15-diene-19-oic acid은 항생제 내성균에 대한 치료제로서 개발 가능성을 확인할 수 있었다.
Thiourea, 1-allyl-2-thiourea, NaI 또는 NaSCN 등의 초감응제 존재하에 광전기화학셀, $ITO/SnO_2/eosin$ B, $NaClO_4/Pt$ 을 이용하여 들뜬 eosin B로부터 박막 전도체 $SnO_2$의 전도띠로 주입되는 광전류의 크기를 장시간에 걸쳐 조사하였다. Thiourea 또는 allylthiourea를 첨가하면, 큰 초기 광전류를 나타내지만 시간에 따라 감소한 반면, 흡광도는 오히려 증가하다가 일정시간 후에는 계속 감소하는 특성을 나타내었다. 이를 분광학적으로 조사한 결과 빛을 받아서 흡광도가 더 큰 물질로 변화하므로 흡광도는 증가하나 형광 양자수율이 보다 더 크게 증가하기 때문에 광전류는 감소하는 것으로 밝혀졌다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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