• 전기화학회지
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• 제2권1호
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• pp.31-37
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• 1999

구리이온을 함유하는 효소인 laccase(Rhus vernicifera)를 self-assembly technique을 이용하여 금전극 표면에 고정시킨 후 표면의 특성을 관찰하고 반응을 살펴보았다. laccase는 diphenol, diamine등을 산소에 의해 산화시킬 수 있는 oxidoreductase이다. 이 경우 산소는 peroxide나 superoxide 등의 중간체 생성없이 물까지 직접 4전자 환원이 일어난다. $\beta-mercaptopropionate$를 이용하여 금전극 표면에 음전하를 띤 self-assembled monolayer를 형성시킨 후, 중성용액에서 양 전하를 띤 laccase(pI=9)를 정전기적 인력에 의해 고정시킨 후, 순환 전압-전류법에 의한 실험으로 전극표면에 고정되었음을 확인하였다. 또한, 낮은 주사속도에서 흐른 전하량으로부터 surface coverage를 계산하여 전극표면에 효소가 monolayer로 덮여 있음을 확인하였다. laccase가 고정된 전극을 laccase의 기질인 ABTS(2,2-azino-bis-(3-ethylbenzthioline-6-sulfonic acid) 용액에 담그면 ABTS가 산화되는 것으로부터 고정된 laccase가 활성을 가지고 있음을 확인하였고, 그 효소효과는 $4^{\circ}C$에서 $2\~3$일 동안 지속됨을 관찰하였다. 앞서 구한 surface coverage로부터 고정된 효소의 양을 알 수 있어서, 표면에 고정된 laccase가용액상의 laccase에 비하여 $10\~15\%$정도만의 효소효과를 유지하고 있음을 알 수 있었다. 또한, laccase의 산소의 전기화학적 환원 촉매로서의 역할에 대하여 용액상에서와 전극표면에 고정시켰을 경우에 비교하여 보았는데, 두 경우 다 전자전달체가 없이는 산소환원의 촉매로 작용하지 않고, $Fe(CN)_6^{3-}$를 전자전달체로 사용한 경우에 산소환원의 촉매로 작용함을 알 수 있었다. 이러한 산소환원촉매로서의 역할이 laccase로부터 기인한다는 것은 억제제인 azide를 이용한 실험으로 다시 한 번 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제19권2호
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• pp.81-90
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• 2010

층과 층 사이의 정전기적인력, 수소결합 또는 공유결합을 이용하여 층당 두께를 수 옹스트롱에서부터 수십 나노미터까지 제조할 수 있으며 박막의 표면 형태를 흡착시키고자 하는 물질 및 박막 후처리 공정을 통해 제어할 수 있으며 더 나아가, 삽입하는 물질의 특성에 따라 박막의 기능성을 집적화 및 다양화시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 층상자기조립방법의 특성을 이용하여 반사방지막, 초소수성 필름 및 전기화학센서로의 응용가능성을 제시하였다. 반사방지막의 경우, 구형의 블록공중합체를 유리기판 위에 다층박막으로 적층시킴으로써 박막 굴절률을 1.25까지 감소시켰고 이를 통해 약 99.5%의 빛 투과도를 달성할 수 있었다. 더 나아가 바이오물질인 엔자임을 다층박막에 삽입시킬 경우, 활성 산소를 분해시키는 전기화학센서로의 제조가 가능함을 보인다. 본 연구는 본인이 이미 발표한 논문(J. Am. Chem. Soc. 128, 9935 (2006); Adv. Mater. 19, 4364 (2007); Electro. Mater. Lett. 3, 163 (2007))들을 정리하여 층상자기조립법에 관해 소개하는 논문이다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권2호
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• pp.28-34
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• 2011

이전 보고에서 우리는 오직 포토리소그래피(photolithography) 공정만을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 (single-walled carbon nanotube; SWCNT)를 산화막 (silicon-dioxide; $SiO_2$)이 형성된 실리콘 (silicon; Si) 기판위에 선택적으로 흡착시키는 공정 방법에 대해 조사했었다. 본 논문에서, 우리는 위에서 설명한 기법을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 전계효과 트랜지스터 (field emission transistor; FET)를 제작하였다. 또한, 제작된 단일벽 탄소 나노튜브 기반 전계효과 트랜지스터 소자의 게이트 전압에 따른 전류 전압특성이 조사되었다. 이 전계효과 트랜지스터는 센서로서 작동될 수 있다. 포토리소그래피 공정에 의해 열산화막이 형성된 실리콘 기판 표면위에 단일벽 탄소 나노튜브가 흡착될 부분(채널부분)의 포토레지스트가 노출되도록 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이 포토레지스트 패턴이 형성된 기판은 단일벽 탄소 나노튜브가 분산된 다이클로로벤젠 (dichlorobenzene; DCB) 용액 속에 담가진다. 남아 있는 포토레지스트 패턴이 아세톤에 의해 제거 되면, 결과적으로 채널부분 (소오스와 드레인 전극사이) 에 선택적으로 단일벽 탄소 나노튜브 채널이 형성된다. 이 간단한 가기 조립 기술이 이용됨으로써 우리는 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 4개의 전계효과 트랜지스터 어레이를 성공적으로 제작하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제40권6호
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• pp.659-663
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• 2002

에틸알코올의 첨가로 과포화가 유도되는 NaF 결정화 과정을 수정진동자를 이용하여 측정하였다. 준안정 상태의 NaF 용액에 에틸알코올을 첨가하면 NaF의 용해도가 감소하여 NaF 과포화가 형성되어 결과적으로 NaF 결정이 생성 및 성장한다. NaF 용액의 과포화에서 결정 생성 및 성장하는 변화를 감지하기 위하여 수정진동자의 금전극 표면을 염산시스테아민(cysteamine hydrochloride; 2-mercaptoethylamine hydrochloride)으로 self-assembly하여 수식하여 응용 가능성을 검토하였다. 과포화 과정을 통해 생성된 NaF 결정이 염산시스테아민 표면 위에 흡착되면 흡착된 양에 비례하여 수정진동자 주파수가 변화하기 때문에 주파수 변화를 측정함으로써 간접적으로 NaF 결정과정을 분석할 수 있었다. 알코올의 주입량을 1-5 ml로 변화시킴으로써 용액 중에 형성되는 NaF의 과포화 농도의 수준을 변화시켜 주었으며, 염산시스테아민 박막에 대한 주파수 변화를 분석함으로써 주입량에 따른 NaF 결정화 정도를 해석할 수 있었다. 이들 결과들을 통하여 수정진동자를 이용한 NaF 결정화 과정의 분석이 가능함을 알 수 있었다.

• 폴리머
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• 제32권5호
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• pp.465-469
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• 2008

블록 공중합체의 자기조립현상과 졸-겔 공정을 결합하여 나노크기 수준에서 다양한 형태를 발현하는 블록공중합체-이산화티타늄 하이브리드 박막의 모폴로지를 제조하였다. 모폴로지 변화를 일으키는 요소로서 블록 공중합체의 조성, 용매의 선택성과 첨가제에 의한 영향을 고려하였으며, 모폴로지 변화에 따른 이산화티타늄의 발광 효율 변화 또한 확인하였다. 폴리스티렌-폴리4비닐피리딘 이중블록공중합체는 용매와 두 블록간의 상대적인 친화성에 따라 미셀과 나노선 형태로 자기조립이 가능하며, 이산화티타늄의 전구체인 티타늄 테트라아이소프로폭시드는 폴리4비닐피리딘블록의 질소 원소와 결합한다. 블록 공중합체/졸-겔 전구체 혼합 용액에 제3의 성분인 3-펜타데실페놀을 첨가하면 블록의 상대적인 부피 비율의 변화를 야기하여 모폴로지 변화를 일으킨다. 다양하게 변화하는 모폴로지에서 이산화 티타늄의 형광 효율이 변화함을 확인하였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제6권4호
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• pp.206-210
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• 2007

Aerospace aluminum alloys such as Al alloy 2024-T3 and 7075-T6 are subject to localized corrosion due the existence of intermetallics containing Cu, Mg or Zn. Chromate is currently widely used in the aerospace industry as the corrosion inhibitor for these alloys. However, chromate needs to be replaced due to its strong carcinogenicity. In this study, an extensive pigment screening has been performed to find replacements for chromates. Different categories of inhibitors were evaluated by immersion tests, DC polarization tests and other methods. Phosphates, zinc salts, cerium salts, vanadates and benzotriazole were found to be effective inhibitors for AA7075. Among those inhibitors, zinc phosphate was found to be the most effective in our novel, silane-based, one-step aqueous primer system. The performance of this primer is comparable to that of currently used chromate primers in accelerated corrosion tests, while it is completely chromate-free and its VOC is about 80% less than that of current primers. Studies by SEM/EDS showed that the unique structure of the superprimer accounts for the strong anti-corrosion performance of the zinc phosphate pigment. The self-assembled stratified double-layer structure of the superprimer is characterized by a less-penetrable hydrophobic layer at the top and a hydrophilic layer accommodating the inhibitors underneath. The top layer functions as the physical barrier against water ingress, while the lower layer functions as a reservoirfor the inhibitor, which is leached out only if the coating is damaged by a scratch or scribe. The presence of a silane in the primer further improves the adhesion and anti-corrosion performance of the primer.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.440-440
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• 2012

Nanomaterials have emerged as new building blocks to construct light energy harvesting assemblies. Size dependent properties provide the basis for developing new and effective systems with semiconductor nanoparticles, quantized charging effects in metal nanoparticle or their combinations in 2 and 3 dimensions for expanding the possibility of developing new strategies for photovoltaic system. As top-down approach, we developed a simple and effective method for the large scale formation of self-assembled Cu(In,Ga)$Se_2$ (CIGS) nanostructures by ion beam irradiation. The compositional changes and morphological evolution were observed as a function of the irradiation time. As the ion irradiation time increased, the nano-dots were transformed into a nano-ridge structure due to the difference in the sputtering yields and diffusion rates of each element and the competition between sputtering and diffusion processes during irradiation. As bottom-up approach, we developed the growth of CIGS nanowires using thermal-chemical vapor deposition (CVD) method. Vapor-phase synthesis is probably the most extensively explored approach to the formation of 1D nanostructures such as whiskers, nanorods, and nanowires. However, unlike binary or ternary chalcogenides, the synthesis of quaternary CIGS nanostructures is challenging because of the difficulty in controlling the stoichiometry and phase structure. We introduced a method for synthesis of the single crystalline CIGS nanowires in the form of chalcopyrite using thermal-CVD without catalyst. It was confirmed that the CIGS nanowires are epitaxially grown on a sapphire substrate, having a length ranged from 3 to 100 micrometers and a diameter from 30 to 500 nm.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.393-393
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• 2012

Optically active nanostructures such as subwavelength moth-eye antireflective structures or surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) active structures have been demonstrated to provide the effective suppression of unwanted reflections as in subwavelength structure (SWS) or effective enhancement of selective signals as in SERS. While various nanopatterning techniques such as photolithography, electron-beam lithography, wafer level nanoimprinting lithography, and interference lithography can be employed to fabricate these nanostructures, roll-to-roll (R2R) nanoimprinting is gaining interests due to its low cost, continuous, and scalable process. R2R nanoimprinting requires a master to produce a stamp that can be wrapped around a quartz roller for repeated nanoimprinting process. Among many possibilities, two different types of mask can be employed to fabricate optically active nanostructures. One is self-assembled Au nanoparticles on Si substrate by depositing Au film with sputtering followed by annealing process. The other is monolayer silica particles dissolved in ethanol spread on the wafer by spin-coating method. The process is optimized by considering the density of Au and silica nano particles, depth and shape of the patterns. The depth of the pattern can be controlled with dry etch process using reactive ion etching (RIE) with the mixture of SF6 and CHF3. The resultant nanostructures are characterized for their reflectance using UV-Vis-NIR spectrophotometer (Agilent technology, Cary 5000) and for surface morphology using scanning electron microscope (SEM, JEOL JSM-7100F). Once optimized, these optically active nanostructures can be used to replicate with roll-to-roll process or soft lithography for various applications including displays, solar cells, and biosensors.

• Membrane and Water Treatment
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• 제9권5호
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• pp.317-325
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• 2018

Polyvinyl chloride (PVC) ultrafiltration (UF) membrane was modified by silica sol in the coagulation bath during non-solvent induced phase separation (NIPS) process. The effects of silica sol concentrations on the morphology, surface property, mechanical strength and separation property of PVC UF membranes were systematically investigated. PVC membranes were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), energy dispersive spectroscopy (EDS), scanning electron microscopy (SEM), contact angle goniometry and tensile strength measurement. The results showed that silica had been successfully assembled on the surface of PVC UF membrane. With the increase of silica sol concentration in the coagulation bath, the morphologies of PVC UF membranes changed from cavity structure to finger-like pore structure and asymmetric cross-section structure. The hydrophilicity and permeability of PVC UF membranes were further evaluated. When silica sol concentration was 20 wt.%, the modified PVC membrane exhibited the highest hydrophilicity with a static contact angle of $36.5^{\circ}$ and permeability of $91.8(L{\cdot}m^{-2}{\cdot}h^{-1})$. The structure of self-assemble silica had significant impact on the surface property, morphology, mechanical strength and resultant separation performance of the PVC membranes.

• 한국분무공학회지
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• 제23권3호
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• pp.149-153
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• 2018

The present study investigates the heat transfer characteristics of droplet growth during dropwise condensation on the hydrophobic copper surface. We use the copper specimen coated by the self-assembled layer and conduct the real-time measurement of droplet size and spatial distribution of condensates during condensation with the use of the K2 lens (long distance microscope lens) and CMOS camera. The temperatures are measured by three RTDs (resistance temperature detectors) that are located through the holes made in the specimen. The surface temperature is estimated by the measured temperatures with the use of the one-dimensional conduction equation. It is observed that the droplets on the surface are growing up and merging, causing larger droplets. The experimental results show that there are three distinct regimes; in the first regime, individual small droplets are created on the surface in the early stage of condensation, and they are getting larger owing to direct condensation and coalescence with other droplets. In the second and third regimes, the coalescence occurs mainly, and the droplets are detached from the surface. Also, the fall-off time becomes faster as the surface wettability decreases. In particular, the heat transfer coefficient increases substantially with the decrease in wettability because of faster removal of droplets on the surfaces for lower wettability.