• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권5호
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• pp.1679-1684
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• 2011

Interfacial reactions kinetics often differ from kinetics of bulk reactions. Here, we describe how the density change of an immobilized reactant influences the kinetics of interfacial reactions. Self-assembled monolayers (SAMs) of alkanethiolates on gold were used as a model interface and the Diels-Alder reaction between immobilized quinones and soluble cyclopentadiene was used as a model reaction. The kinetic behavior was studied using varying concentrations of quinones. An unusual threshold density of quinones (${\Gamma}_c$ = 5.2-7.2%), at which the pseudo-first order rate constant started to vary as the reaction progressed, was observed. This unexpected kinetic behavior was attributed to the phase-separation phenomena of multi-component SAMs. Additional experiments using more phase-separated two-component SAMs supported this explanation by revealing a significant decrease in ${\Gamma}_c$ values. When the background hydroxyl group was replaced with carboxylic or phosphoric acid groups, ${\Gamma}_c$ was observed at below 1%. Also, more phase-separated thermodynamically controlled SAMs produced a lower critical density (3% < ${\Gamma}_c$ < 4.9%) than that of the less phaseseparated kinetically controlled SAMs (6.5% < ${\Gamma}_c$ < 8.9%).

• 분석과학
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• 제18권6호
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• pp.460-468
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• 2005

The biotin-avidin complex, as a model recognition system, has been constructed through N-hydroxysuccinimide(NHS) reaction on a variety of substrates such as a smooth Au film, electrochemically roughened Au electrode and chemically modified mica. Stepwise self-assembled monolayers (SAMs) of biotin-avidin system were characterized by surface-enhanced resonance Raman scattering (SERRS) spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and surface plasmon resonance (SPR). A strong SERRS signal of rhodamine tags labeled in avidin from the SAMs on a roughened gold electrode indicated the successful complex formation of stepwise biotin-avidin recognition system. AFM images showed the circular shaped avidin aggregates (hexamer) with ca. $60{\AA}$ thick on the substrate, corresponding to one layer of avidin. The surface coverage and concentration of avidin molecules were estimated to be 90% and $7.5{\times}10^{-12}mol/cm^2$, respectively. SPR technique allowed one to monitor the surface reaction of the specific recognition with high sensitivity and precision.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1715-1717
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• 2004

We attempt to investigate morphology of self-assembled dipyridinium dithioacetate on Au(111) substrate by Scanning Tunneling Microscopy(STM). Also, we measured electrical properties using Scanning Tunneling Spectroscopy(STS). Sample that use this experiment acquires thiol function beside quantity by dipyridinium dithioacetate, is structure that can be self-assembled easily to Au(111) substrate. The same self-assembly procedure was used for two different concentrations, 0.5mmol/ml and 1mmol/ml. Dilute density of sample by 0.5mmol/ml, 1mmol/ml and observed dipyridinium dithioacetate's image by STM after self-assembled on Au(111) substrate. The structure of Tip/SAMs/Au(111) has been used measurement for electrical properties(i-v) using STM. The current-voltage measurement result, observed negative differential resistance(NDR) properties.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.2020-2021
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• 2007

Viologen derivative has been widely investigated because of their well-electrochemical behavior including the electron acceptor for the electric charge delivery mediation of the devices. The viologen exist in three main oxidation states, namely, $V^{2+}{\rightleftarrows}V^{{\cdot}+}{\rightleftarrows}V^0$. These redox reactions are highly reversible and can be cycled many times without significant side reaction. In this paper, we determined the time dependence to resonant frequency shift of QCM during self-assembly process and the electrochemical behavior of the self-assembled viologen monolayers by electrochemical QCM method. The redox reactions of viologen were highly reversible and the EQCM has been employed to monitor the electrochemically induced adsorption of SAMs during the redox reactions.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.616-616
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• 2013

그래핀(Graphene)은 열전도도가 높고 전자 이동도(200,000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전계 효과 트랜지스터(Field effect transistor; FET), 유기 전자 소자(Organic electronic device)와 광전자 소자(Optoelectronic device) 같은 반도체 소자에 응용 가능하다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ionirradiation)등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization)등의 방법으로 그래핀의 전도도를 향상시킬 수 있었다. 그러나 이러한 방법들은 기판의 표면을 거칠게 하며, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가조립 단층막법(Self-assembled monolayers; SAMs)을 이용하여 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면, 자가조립 단층막의 기능기에 따라 그래핀의 일함수를 조절 가능하고 운반자 농도나 도핑 유형을 변화시켜 소자의 전기적 특성을 최적화 할 수 있다 [1-3]. 본 연구에서는 PET(polyethylene terephthalate) 기판에 SAMs를 이용하여 유연하고 투명한 그래핀 전극을 제작하였다. 산소 플라즈마와 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)를 이용하여 PET 기판 표면 위에 하이드록실 기(Hydroxyl group; -OH)와 아민 기(Amine group; -NH2)를 순차적으로 기능화 하였고, 그 위에 화학적 기상 증착법을 이용하여 합성한 대면적의 균일한 그래핀을 전사하였다. PET 기판 위에 NH2 그룹이 존재하는 것을 접촉각 측정(Contact angle measurement)과 X-선 광전자 분광법(Xray photoelectron spectroscopy: XPS)을 통해 확인하였으며, NH2그룹에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 전류-전압 특성곡선(I-V characteristic curve)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 유연하고 투명한 기판 위에 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.23.1-23.1
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• 2010

Alkanethiol (CH3(CH2)nSH) 자기 조립 박막은 금, 은, 팔라듐 그리고 구리와 같은 금속 물질과 결합하여 산화 방지 보호막, 생화학적 멤브레인 그리고 케미컬 센서로 널리 이용되었다. 전도성을 가진 많은 금속 분말 중에서, 구리는 뛰어난 열, 전기 전도성과 풍부한 양으로 다른 귀금속에 비교하여 경제성까지 갖춘 물질이다. 그러나 이러한 구리 나노 분말은 대기에 노출된 구리 분말이 쉽게 산화된다는 결정적인 단점 때문에 그동안 널리 이용되지 못하였다. 이러한 구리의 단점을 극복하고 뛰어난 전도성의 특징을 이용하고자, Langmuir-Blodgett (LB), layer by layer (LbL), electrophoretic deposition (EPD), self-assembled monolayer (SAM)과 같은 구리 나노 분말 위에 유기 박막을 형성하고자 하는 많은 방법이 시도되어왔다. 이러한 방법들 대부분은 습식 방법으로 진행되었으며, 약 2-nm 두께의 SAM 구조를 형성할 수 있음이 많은 연구를 통하여 확인되었다. 그러나 습식 기반의 SAM 구조는 단지 수일 동안만 유효하며, 이는 코팅을 수행하면서 점차 떨어지는 source solvent의 순도와 적합하지 않은 코팅 조건, 그리고 이러한 원인으로 형성된 부실한 막질 구조 때문으로 추측된다. 게다가 이러한 습식 기반 공정은 코팅 막의 두께 조절과 코팅 시 solvent의 순도를 일정하게 유지하는 것이 매우 복잡하고 어려운 작업으로 알려져 왔다. 본 실험에서는 고 진공 챔버 (< $4.0{\times}10-6$ torr) 시스템을 이용하여 습식 기반 공정의 문제점을 극복하고 구리 나노 분말의 산화를 막기 위한 실험을 진행하였다. 1-octanethiol (CH3(CH2)7SH)은 중간 길이의 hydrocarbon (n=7) 구조를 가진 특징 때문에 코팅 물질로 사용되었다. 게다가, alkanethiol 족 특유의 물질인 황(sulfur)은 구리와 결합하여 산화방지 보호막의 역할을 수행할 수 있다. 저 진공 조건에서는 10-nm의 multilayer가 일괄적으로 코팅됨을 확인할 수 있었다. 본 실험에서는 약 10-nm 두께의 자기 조립 박막(self assembled monolayers: SAMs)이 고 진공 조건에서 구리 나노 분말 표면 위에 코팅 조건의 변경을 통해서 5-nm에서 10-nm 두께의 1-octanethiol SAMs 구조를 얻어낼 수 있었다. 이는 고 진공 조건에서 1-octanethiol SAMs의 코팅 두께를 조절함으로 다양한 크기의 분말에 코팅 물질로 쓰일 수 있음을 알 수 있다.

• 폴리머
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• 제27권6호
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• pp.555-561
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• 2003

미세전자기계 시스템에 사용되는 실리콘 기판의 표면 특성 조절을 위하여 옥타데실트리클로로실란 (OTS)을 실리콘에 자기조립 단분자층 (SAMs)으로 형성시켜, 코팅 조건 및 코팅 용액 조성에 따른 표면특성 변화를 살펴보았다. OTS와의 솔-젤 반응을 위하여 실리콘 표면을 sulfuric peroxide mixture (SPM) 용액으로 처리한 결과, 실리콘 표면에 -OH기가 형성되어 친수성이 증가됨을 알 수 있었으며 상온에서 황산의 비가 85%인 SPM 용액에서 솔-젤 반응을 위한 최적의 산화막이 형성됨을 알 수 있었다. SPM 처리에 의하여 발현된 실리콘 표면의 -OH기는 솔-젤 반응에 의하여 OTS의 -CI와 반응하여 Si-O 화학결합을 형성하며 이에 따라 표면은 소수성으로 변화됨을 확인할 수 있었다 이 때 코팅 온도 및 시간 그리고 용액의 조성은 솔-젤 반응에 영향을 미쳐 SAMs표면의 소수성을 조절하는 인자로 작용하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1887-1889
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• 2001

금속 재질의 MEMS 구조물의 모양을 폴리머에 전사하는 micromolding 과정에서 금속 구조물과 폴리머 사이를 분리 (demolding)시킬 때 금속 구조물과 폴리머 기판 사이에 분리를 방해하는 응착 (Adhesion) 문제가 발생한다. 이러한 응착 문제를 줄이고자 표면 에너지가 낮은 Self-Assembled Monolayer(SAM) coating을 금속(Ni) 표면에 시도하였다. SAM coating 막의 형성 여부와 응착력 (Adhesion force) 값을 구하기 위해 각각 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)와 AFM(Atomic force microscopy)을 이용하여 측정하였고 측정 결과 Ni 표면에 SAM이 형성되었음을 XPS로부터 알 수 있었고 SAM coating된 Ni 시편에서 더 낮은 응착력값을 보여 주었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.282-282
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• 2013

그래핀(Graphene)은 열 전도도가 높고 전자 이동도(200 000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 차세대 전자재료로써 유망한 후보로 간주되어 왔다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ion-irradiation) 등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization)등의 방법으로 그래핀의 전도도를 향상시킬 수 있었다. 그러나 이러한 방법들은 기판의 표면을 거칠게 하며, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가 조립 단층막법(Self-Assembled Monolayers; SAMs)을 이용하여 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면, 자가 조립 단층막의 기능기에 따라 그래핀의 일함수를 조절 가능하고 운반자 농도나 도핑 유형을 변화시켜 소자의 전기적 특성을 최적화 할 수 있다 [1-3]. 본 연구에서는 PET(polyethylene terephthalate) 기판에 SAMs를 이용하여 유연하고 투명한 그래핀 전극을 제작하였다. 자외선 오존처리 (UV ozone treatment)를 이용하여 PET 기판 표면 위에 하이드록실 기(Hydroxyl group; -OH)를 기능화 화였고 이를 접촉각 측정(Contact angle measurement)을 통해 확인하였다. 또한 3-Aminopropyltriethoxysilane(APTES)와 톨루엔 (toluene)을 이용하여 PET 기판 표면 위의 하이드록실 기 위에 아민 기(Amine group; -NH2)를 기능화 하였고 이를 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy: XPS)으로 분석하였다. 이렇게 만들어진 PET기판 표면 위에 화학적 기상 증착법을 이용하여 합성한 대면적의 균일한 그래핀을 전사하였다. NH2그룹에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 전류-전압 특성곡선(I-V characteristic curve)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 유연하고 투명한 기판 위에 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제27권3호
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• pp.381-385
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• 2006

The temperature dependence on the electron transfer rate constant $(k_{app})$ for hydroquinone redox center in $H_2Q(CH_2)_n$SH-SAMs (n = 1, 4, 6, 8, 10, and 12) on gold electrode was investigated to obtain reorganization energy $(\lambda)$ using Laviron’s formalism and Arrhenius plot of ln $[k_{app}/T^{1/2}]$ vs. T^{-1} based on the Marcus densityof-states model. All the symmetry factors measured for the SAMs were relatively close to unity and rarely varied to temperature change as expected. The electron tunneling constant $(\beta)$ determined from the dependence of the $k_{app}$ on the distance between the redox center and the electrode surface gives almost the same $\beta$ values which are quite insensitive to temperature change. Good linear relationship of Arrhenius plot for all $H_2Q(CH_2)_n$SH-SAMs on gold electrode was obtained in the temperature range from 273 to 328 K. The slopes n Arrhenius plot deduced that $\lambda$ of hydroquinone moiety is ca. 1.3-1.4 eV irrespectively of alkyl chain length of the electroactive SAM.