Since Gratzel and co-workers developed a new type of solar cell based on the nanocrystalline TiO2 electrode, dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted considerable attention on account of their high solar energy-to-conversion efficiencies (11%), their easy manufacturing process with low cost production compared to conventional p-n junction solar cells. The mechanism of DSSC is based on the injection of electrons from the photoexcited dye into the conduction band of nanocrystalline TiO2. The oxidized dye is reduced by the hole injection process from either the hole counter or electrolyte. Thus, the electronic structures, such as HOMO, LUMO, and HOMO-LUMO gap, of dye molecule in DSSC are deeply related to the electron transfer by photoexcitation and redox potential. To date, high performance and good stability of DSSC based on Ru-dyes as a photosensitizer had been widely addressed in the literatures. DSSC with Ru-bipyridyl complexes (N3 and N719), and the black ruthenium dye have achieved power conversion efficiencies up to 11.2% and 10.4%, respectively. However, the Ru-dyes are facing the problem of manufacturing costs and environmental issues. In order to obtain even cheaper photosensitizers for DSSC, metal-free organic photosensitizers are strongly desired. Metal-free organic dyes offer superior molar extinction coefficients, low cost, and a diversity of molecular structures, compared to conventional Ru-dyes. Recently, novel photosensitizers such as coumarin, merocyanine, cyanine, indoline, hemicyanine, triphenylamine, dialkylaniline, bis(dimethylfluorenyl)-aminophenyl, phenothiazine, tetrahydroquinoline, and carbazole based dyes have achieved solar-to-electrical power conversion efficiencies up to 5-9%. On the other hand, organic dye molecules have large ${\pi}$-conjugated planner structures which would bring out strong molecular stacking in their solid-state and poor solubility in their media. It was well known that the molecular stacking of organic dyes could reduce the electron transfer pathway in opto-electronic devices, significantly. In this paper, we have studied on synthesis and characterization of dendritic organic dyes with different number of electron acceptor/anchoring moieties in the end of dendrimer. The photovoltaic performances and the incident photon-to-current (IPCE) of these dyes were measured to evaluate the effects of the dendritic strucuture on the open-circuit voltage and the short-circuit current.
The Dissolved Organic Carbon (DOC) existing in a water includes both hydrophobic and hydrophilic substances however, most of the discussion focuses on hydrophobic substances. The hydrophobic fraction was easily removed by absorption or coagulation more than hydrophilic fraction. Therefore, control of the hydrophilic fraction is very important in water treatment process. This study is to determine the variation of DOC, the removal efficiency of DOC, and Trihalomethane formation potential (THMFP) after each stage of water treatment process by fractionating Natural Organic Matters (NOM) into hydrophobic and hydrophilic substance. DOC from raw water was fractionated at acidic pH (pH<2) using XAD 8 resin column, into two fraction : hydrophobic substance (i.e. humic substance) adsorbed on XAD 8 and hydrophilic substance which represent the organics contained in the final effluent. THMFP was carried out according to the following set condition: Cl2/DOC=4 mg/mg, incubation at $25^{\circ}C$ in darkness, pH 7 adjust with HCl or NaOH as necessary, and 72hour-contact time. THMs analyzed in this study were chloroform, bromodichloromethane, dibromochloromethan, and bromoform. Sewage was almost evenly split between the hydrophobic (56%) and hydrophilic fraction (44%). But, Aldrich humic substance (AHS) was found to contain less hydrophilics (14%) than hydrophobics (86%). The formation of THMs may depend on the source which is characterized by the composition of organic matters such as AHS and sewage. The THMFP yield of sewage and AHS were assessed as follows. The value of the THMFP reaction yield, AHS $172.65{\mu}g/mg$, is much higher than that of sewage $41.68{\mu}g/mg$. This illustrates possible significant difference in THMFP according to the component type and the proportion of organic matter existing in water source. Apparently AHS react with chlorine to produce more THMFP than do the smaller molecules found in sewage. Water treatment process may reduce THMFP, nevertheless residual DOC (the more hydrophilic substance) has significant THMFP. Further reduction in organic halide precursors requires application of alternative treatment techniques.
Dye-sensitized solar cells (DSSC) show great promise as an inexpensive alternative to conventional p-n junction solar cells. Investigations into the various factors influencing the photovoltaic efficiency have recently been intensified. The conventional absorber electrode in DSSC is composed of compacted or sintered $TiO_2$ nanopowder that carries an anchored organic dye. The absorbance of incident light in the DSC is realized by specifically engineered dye molecules placed on the semiconductor electrode surface ($TiO_2$). The dye absorbs light at wavelengths up to about 920nm, the energy of the exited state of the molecule should be about 1.35eV above the electronic ground state corresponding to the ideal band gap of a single band gap solar cell. The dye molecules ar adhered onto the nanostrutured $TiO_2$ electrode by immersing the sintered electrode into a dye solution, typically 3mM in alcohol, for a long enough period to fully impregnate the electrode. However, the concentrations of the dye is slightly changed due to the evaporation of the alcohol. The dye is more expensive than other materials in DSSC and related to the efficiency of DSSC. Therefore, the concentrations of the dye should be carefully measured. In this study, we investigated to the dye loading on fired $TiO_2$ powder as a function of temperature by the TG-DTA and the dye solution by UV-visible spectroscopy after the impregnation process. The dye loading is related to the porosity of the nanostructured $TiO_2$ electrode.
Kim, Yeon-Seok;Jung, Ho-Sup;Lee, Hea-Yeon;Kawai, Tomoji;Gu, Man-Bock
한국생물공학회:학술대회논문집
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한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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pp.88-92
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2005
Aptamer is the single-stranded oligonucleotide which binds to various target molecules such as proteins, peptides, lipids and small organic molecules with high affinity and specificity. DNA aptamers specific for the $17{\beta}-estradiol$ were selected by SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment) process from a random DNA library. These DNA aptamers have a high affinity to $17{\beta}-estradiol$ as an endocrine disrupting chemical. Nanowell and $200{\mu}m$ gold electrode were used as substrate for DNA aptamer immobilization and electrochemical analysis. Especially, nanowell gold electrode was fabricated by e-beam lithography. The size of single nanowell is 130nm and 40,000 nanowells were deposited on one gold electrode. The immobilization method was based on the interaction between the biotinylated aptamer and streptavidin deposited on gold electrode previously. Immobilization procedure was optimized by surface plasma resonance (SPR) and electrochemical analysis. After the immobilization of DNA aptamer on streptavidin modified gold electrode, $17{\beta}-estradiol$ solution was treated on aptamer immobilized gold electrode. The current of gold electrode was decreased by the binding of $17{\beta}-estradiol$ to DNA aptamer immobilized on gold electrode. However, in negative control experiments of 1-aminoanthraquinone and 2-methoxynaphthalene, the current was rarely decreased. And more sensitive data was obtained from nanowell gold electrode comparing with $200{\mu}m$ gold electrode.
Park, Hye Min;Kim, Hye Jin;Jang, Young Pyo;Kim, Sun Yeou
Biomolecules & Therapeutics
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제21권6호
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pp.470-475
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2013
Ultraviolet (UV) radiation is a major environmental factor that leads to acute and chronic reactions in the human skin. UV exposure induces wrinkle formation, DNA damage, and generation of reactive oxygen species (ROS). Most mechanistic studies of skin physiology and pharmacology related with UV-irradiated skin have focused on proteins and their related gene expression or single-targeted small molecules. The present study identified and analyzed the alteration of skin metabolites following UVB irradiation and topical retinyl palmitate (RP, 5%) treatment in hairless mice using direct analysis in real time (DART) time-of-flight mass spectrometry (TOF-MS) with multivariate analysis. Under the negative ion mode, the DART ion source successfully ionized various fatty acids including palmitoleic and linolenic acid. From DART-TOF-MS fingerprints measured in positive mode, the prominent dehydrated ion peak (m/z: 369, M+H-$H_2O$) of cholesterol was characterized in all three groups. In positive mode, the discrimination among three groups was much clearer than that in negative mode by using multivariate analysis of orthogonal partial-least squares-discriminant analysis (OPLS-DA). DART-TOF-MS can ionize various small organic molecules in living tissues and is an efficient alternative analytical tool for acquiring full chemical fingerprints from living tissues without requiring sample preparation. DART-MS measurement of skin tissue with multivariate analysis proved to be a powerful method to discriminate between experimental groups and to find biomarkers for various experiment models in skin dermatological research.
Photo decomposition of gas phase benzene by $TiO_2$ thin films chemically deposited on alumina balls were investigated under UV irradiation. Photo decomposition rates were measured in real time during the reaction using a photo ionization detector, which ionizes C-H bonding of benzene molecules and then converts into volatile organic compounds (VOCs) concentrations. From the measuring results, the VOCs concentration increased instantly when IN irradiated because C-H bonds of benzene molecules strongly absorbed on the surface of $TiO_2$ films before the IN irradiation was destroyed by photo decomposition. After that, the VOCs concentration decreased with increasing surface area of $TiO_2$ and reaction time under the IN irradiation. At the optimal conditions for the photo decomposition of gas phase benzene, the reaction rate of the photo decomposition for high concentrations (over 60 ppm) was slow but that of relatively low concentration (under 60 ppm) was fast, due to limited surface area of $TiO_2$ thin films for the reaction. Thus, it is concluded that the photo decomposition rate was mainly affected by the surface area of $TiO_2$ or absorption reaction.
최근 수소 저장물질로서 금속-유기 골격체(metal-organic frameworks; MOFs)가 주목을 받고 있으나 상온에서의 수소 저장성능이 낮은 문제점을 가지고 있어 이를 개선하기 위한 노력들이 필요하다. 본 연구에서는 MOF-5 및 제올라이트 Y로부터 합성된 마이크로다공성 카본을 합성하여 상온 및 약 80 bar에서 수소 저장성능을 측정하였으며, 그 결과 이들의 수소 저장성능은 각각 0.77 및 0.59 wt%였다. 이에 두 물질의 수소 저장성능을 향상시키기 위하여 5 wt% 백금을 각각의 물질에 담지시켜 백금이 없는 물질에 비하여 1.21 내지 1.25배의 개선 효과를 얻을 수 있었다. 한편 수소 spillover 현상을 활용하기 위하여 MOF-5 및 Pt/마이크로다공성 카본을 sucrose와 함께 탄화시킨 결과, 최종 하이브리드 물질이 상온 및 약 82 bar에서 0.93 wt%의 수소 저장성능을 보였으며, 이는 백금에 의하여 흡착된 수소 원자가 MOF-5 및 마이크로다공성 카본으로 이동하여 저장되는 것으로 해석된다.
배가스로부터 이산화탄소의 분리 특성을 파악하기 위해 유기 화합물인 하이드로퀴논을 이용하여 크러스레이트 화합물을 형성하였다. 형성된 크러스레이트 화합물은 고체 NMR 및 라만 분광법을 이용하여 기체의 포집 거동을 확인하였으며, 기체 분리 효율을 계산하기 위하여 원소 분석기를 통한 정량분석도 함께 수행하였다. 분석 결과 배가스에 포함된 이산화탄소는 질소에 비해 동일한 조건에서 크러스레이트 화합물 내로 더 잘 포집되는 것으로 확인되었다. 또한 다양한 압력에서 형성된 시료들을 분석한 결과, 이러한 이산화탄소의 선택적 포집 특성이 매우 낮은 압력에서도 뚜렷한 것으로 확인되어 추가적인 에너지 소모를 적게 하면서도 배가스로부터 이산화탄소를 대규모로 분리/회수하는 것이 가능할 것이라 판단된다. 본 연구에서 얻어진 결과는 향후 배가스에 대한 분리 응용 기술이나 혼합 가스의 선택적 분리와 같은 분야에서 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
The lower-order lithium organocyanocuprate compound, (THF)₃Li(NC)Cu($C_6$H₃-2,6-Mes₂) (1), and the bulky terphenyl Grignard reagent, Br(THF)₂Mg($C_6$H₃-2,6-Trip₂) (2), have been synthesized and structurally characterized both in the solid state by single crystal x-ray crystallography and in solution by multi-nuclear NMR and IR spectroscopy. The compound (1) was isolated as a monomeric contact ion-pair in which the C (organic ipso)-Cu-CN-Li atoms are coordinated linearly. The lithium has a tetrahedral geometry as a result of solvation by three THF molecules. The compound (1) is the first example of fully characterized monomeric lower order lithium organocyanocuprate. The bulky Grignard reagent (2) was also isolated as a monomer in which the magnesium, solvated by two THF molecules, has a distorted tetrahedral geometry. The crystals of (1) possess triclinic symmetry with the space group $P{\={1}}$, Z = 2, with a = 12.456(3) Å, b = 12.508(3) Å, c = 13.904(3) Å, α = 99.81°, β = 103.72(3)°, and γ = 119.44(3)°. The crystals (2) have a monoclinic symmetry of space group $P2_{1/C}$, Z = 4, with a = 13.071(3) Å, b = 14.967(3) Å, c = 22.070(4) Å, and β = 98.95(3)°.
Richter, Hannes;Weyd, Marcus;Simon, Adrian;Kuhnert, Jan-Thomas;Gunther, Christiane;Voigt, Ingolf;Michaelis, Alexander
멤브레인
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제27권6호
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pp.469-476
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2017
분리막을 이용한 분리 기술은 에너지 소요가 적다. 제올라이트를 기반으로 제작한 분리막의 경우, 결정 구조 내에 작은 분자 크기의 기공을 갖고 있어 이를 이용하여 가혹한 조건에서도 분리가 가능하기 때문에, 그 관심도가 높다. NaA (LTA 유형의 제올라이트) 제올라이트의 경우, 산업적으로 유기 용매에서 수분을 제거하는 데 많이 사용되는 데, 해당 기공 크기나 열적/수열안정성은 제올라이트 내부나 외부의 원소를 바꿔줌으로써 조절할 수 있다. 더 작은 0.28 nm 크기를 지닌 SOD 유형의 제올라이트의 경우, 수소나 물 분리에 적합하여 그 관심도가 높아지고 있으며, 이 제올라이트 유형 또한, 이온교환과 같은 방법으로 성질을 변경할 수 있다. 제올라이트는 주변 기술 및 공정 조건에 맞게 작은 분자들을 적절하게 분리할 수 있는 분리막을 창출할 수 있다는 장점을 지닌 소재이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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