Patino-Portela, Melissa C.;Arciniegas-Grijalba, Paola A.;Mosquera-Sanchez, Lyda P.;Sierra, Beatriz E. Guerra;Munoz-Florez, Jaime E.;Erazo-Castillo, Luis A.;Rodriguez-Paez, Jorge E.
Advances in nano research
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v.10
no.2
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pp.191-210
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2021
To compare the antifungal effect of two nanomaterials (NMs), nanoparticles of zinc oxide were synthesized by a chemical route and zinc oxide-based nanobiohybrids were obtained using green synthesis in an extract of garlic (Allium sativum). The techniques of X-Ray Diffraction (XRD), Infrared (IR) and Ultraviolet Visible (UV-Vis) absorption spectroscopies and Scanning (SEM) and Transmission Electron Microscopies (TEM) were used to determine the characteristics of the nanomaterials synthesized. The results showed that the samples obtained were of nanometric size (< 100 nm). To compare their antifungal capacity, their effect on Cercospora sp. was evaluated. Test results showed that both nanomaterials had an antifungal capacity. The nanobiohybrids (green route) gave an inhibition of fungal growth of ~72.4% while with the ZnO-NPs (chemical route), inhibition was ~87.1%. Microstructural studies using High Resolution Optical Microscopy (HROM) and ultra-structural analysis using TEM carried out on the treated strains demonstrated the effect of the nanofungicides on the vegetative and reproductive structures, as well as on their cell wall. To account for the antifungal effect presented by ZnO-NPs and ZnO nanobiohybrids on the fungi tested, effects reported in the literature related to the action of nanomaterials on biological entities were considered. Specifically, we discuss the electrical interaction of the ZnO-NPs with the cell membrane and the biomolecules (proteins) present in the fungi, taking into account the n-type nature of the ZnO semiconductor and the electrical behavior of the fungal cell membrane and that of the proteins that make up the protein crown.
Kim, Eun-Kyu;Lee, Dong-Uk;Kim, Seon-Pil;Lee, Tae-Hee;Koo, Hyun-Mo;Shin, Jin-Wook;Cho, Won-Ju;Kim, Young-Ho
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.8
no.1
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pp.21-26
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2008
We fabricated nano-particles of ZnO, $In_2O_3$ and $SnO_2$ by using the chemical reaction between metal thin films and polyamic acid. The average size and density of these ZnO, $In_2O_3$ and $SnO_2$ nano-particles was approximately 10, 7, and 15 nm, and $2{\times}10^{11},\;6{\times}10^{11},\;2.4{\times}10^{11}cm^{-2}$, respectively. Then, we fabricated nano-floating gate memory (NFGM) devices with ZnO and $In_2O_3$ nano-particles embedded in the devices' polyimide dielectrics and silicon dioxide layers as control and tunnel oxides, respectively. We measured the current-voltage characteristics, endurance properties and retention times of the memory devices using a semiconductor parameter analyzer. In the $In_2O_3$ NFGM, the threshold voltage shift (${\Delta}V_T$) was approximately 5 V at the initial state of programming and erasing operations. However, the memory window rapidly decreased after 1000 s from 5 to 1.5 V. The ${\Delta}V_T$ of the NFGM containing ZnO was approximately 2 V at the initial state, but the memory window decreased after 1000 s from 2 to 0.4 V. These results mean that metal-oxide nano-particles have feasibility to apply NFGM devices.
Joo, Ho-Yong;Hong, Su Bong;Lee, Hosang;Jeon, Ji Hoon;Park, Bae Ho;Hong, Sung Chul;Choi, Taekjib
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.26
no.3
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pp.198-203
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2013
Dye-sensitized solar cells (DSSCs) based on titanium dioxide ($TiO_2$) have been extensively studied because of their promising low-cost alternatives to conventional semiconductor based solar cells. DSSCs consist of molecular dye at the interface between a liquid electrolyte and a mesoporous wide-bandgap semiconductor oxide. Most efforts for high conversion efficiencies have focused on dye and liquid electrolytes. However, interface engineering between dye and electrode is also important to reduce recombination and improve efficiency. In this work, for interface engineering, we deposited semiconducting ferroelectric $BiFeO_3$ with bandgap of 2.8 eV on $TiO_2$ nanoparticles and nanotubes. Photovoltaic properties of DSSCs were characterized as a function of thickness of $BiFeO_3$. We showed that ferroelectric $BiFeO_3$-coated $TiO_2$ electrodes enable to increase overall efficiency of DSSCs, which was associated with efficient electron transport due to internal electric field originating from electric polarization. It was suggested that engineering the dye-$TiO_2$ interface using ferroelectric materials as inorganic modifiers can be key parameter for enhanced photovoltaic performance of the cell.
Objectives: The purpose of this study is to examine whether Hominis Placental pharmacopuncture solution (HPPS) combined with zinc-oxide nanoparticles (ZnO NP) activates RAW 264.7 cells. Methods: We soaked ZnO nanoparticles in the Hominis Placenta pharmacopuncture solution, thereby making a combined form (ZnO NP HPPS). The effect of ZnO NP HPPS on the intracellular reactive oxygen species (ROS) production was measured by 2', 7'-dichlorofluorescin diacetate (DCFH-DA) assay. The effect of ZnO NP HPPS on NF-${\kappa}B$ was measured by using a luciferase assay. The effect of ZnO NP HPPS on the cytokine expression was assessed by semi-quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR). The cellular uptake of ZnO NP HPPS was measured by using a flow cytometric analysis, and cellular structural alterations were analyzed by using transmission electron microscopy (TEM). Results: Neither the HPPS nor the ZnO NPs induced intracellular ROS production in RAW 264.7 cells. Neither of the materials activated NF-${\kappa}B$ or it's dependent genes, such as TNF-${\alpha}$, IL-1, and MCP-1. However, ZnO NP HPPS, the combined form of ZnO NPs and HPPS, did induce the intracellular ROS production, as well as prominently activating NF-${\kappa}B$ and it's dependent genes. Also, compared to ZnO NPs, it effectively increa-sed the uptake by RAW 264.7 cells. In addition, cellular structural alterations were observed in groups treated with ZnO NP HPPS. Conclusions: Neither ZnO NP nor HPPS activated RAW 264.7 cells, which is likely due to a low cellular uptake. The ZnO NP HPPS, however, significantly activated NF-${\kappa}B$ and up-regulated its dependent genes such as TNF-${\alpha}$, IL-1, and MCP-1. ZnO NP HPPS was also more easily taken into the RAW 264.7 cells than either ZnO NP or HPPS.
Due to the recent public awareness of global warming and sustainable economic growth, there has been a growing interest in alternative clean energy sources. Hydrogen is considered as a clean fuel for the next generation. One of the technical challenges related to the use of hydrogen is safe monitoring of the hydrogen leak during separation, purification and transportation. For detecting various gases, chemiresistor-type gas sensors have been widely studied and used due to their well-established detection scheme and low cost. However, it is known that many of them have the limited sensitivity and slow response time, when used at low temperature conditions. In our work, a sensor based on Schottky barriers at the electrode/sensing material interface showed promising results that can be utilized for developing fast and highly sensitive gas sensors. Our hydrogen sensor was designed and fabricated based on indium oxide (In2O3)-doped tin oxide (SnO2) semiconductor nanoparticles with platinum (Pt) nanoclusters in combination with interdigitated electrodes. The sensor showed the sensitivity as high as $10^7%$ (Rair/Rgas) and the detection limit as low as 30 ppm. The sensor characteristics could be obtained via optimized materials synthesis route and sensor electrode design. Not only the contribution of electrical resistance from the film itself but also the interfacial effect was identified as an important factor that contribute significantly to the overall sensor characteristics. This promises the applicability of the developed sensor for monitoring hydrogen leak at room temperature.
A new magnetic semiconductor material was synthesized to enable separation after a liquid-type photocatalysis process. Core@shell-structured $CuFeS_2@TiO_2$ magnetic nanoparticles were prepared by a combination of solvothermal and wet-impregnation methods for photocatalysis applications. The materials obtained were characterized using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, ultraviolet-visible, photoluminescence spectroscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area measurements, and cyclic voltammetry. This study confirmed that the light absorption of $CuFeS_2$ was shifted significantly to the visible wavelength compared to pure $TiO_2$. Moreover, the resulting hydrogen production from the photo-splitting methanol/water solution after 10 hours was more than 4 times on the core@shell structured $CuFeS_2@TiO_2$ nanocatalyst than on either pure $TiO_2$ or $CuFeS_2$.
Sensor nodes in ubiquitous sensor networks require autonomous replacement of deteriorated gas sensors with reserved sensors, which has led us to develop an encapsulation technique to avoid poisoning the reserved sensors and an autonomous activation technique to replace a deteriorated sensor with a reserved sensor. Encapsulations of $In_2O_3$ nanoparticles with poly(ethylene-co-vinyl alcohol) (EVOH) or polyvinylidene difluoride (PVDF) as gas barrier layers are reported. The EVOH or PVDF films are used for an encapsulation of $In_2O_3$ as a sensing material and are effective in blocking $In_2O_3$ from contacting formaldehyde (HCHO) gas. The activation process of $In_2O_3$ by removing the EVOH through heating is effective. However, the thermal decomposition of the PVDF affects the property of the $In_2O_3$ in terms of the gas reactivity. The response of the sensor to HCHO gas after removing the EVOH is 26%, which is not significantly different with the response of 28% in a reference sample that was not treated at all. We believe that the selection of gas barrier materials for the encapsulation and activation of $In_2O_3$ should be considered because of the ill effect the byproduct of thermal decomposition has on the sensing materials and other thermal properties of the barrier materials.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.70-70
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2013
As the costs of carbon-footprinetd fuels grow continuously and simultaneously atmospheric carbon dioxide concentration increases, solar fuels are receiving growing attention as alternative clean energy carriers. These fuels include molecular hydrogen and hydrogen peroxide produced from water, and hydrocarbons converted from carbon dioxide. For high efficiency solar fuel production, not only light absorbers (oxide semiconductors, Si, inorganic complexes, etc) should absorb most sunlight, but also charge separation and interfacial charge transfers need to occur efficiently. With this in mind, this talk will introduce the fundamentals of solar fuel production and artificial photosynthesis, and then discuss in detail on photoelectrochemical (PEC) water splitting and CO2 conversion. This talk largely divides into two section: PEC water oxidation and PEC CO2 reduction. The former is very important for proton-coupled electron transfer to CO2. For this oxidation, a variety of oxide semiconductors have been tested including TiO2, ZnO, WO3, BiVO4, and Fe2O3. Although they are essentially capable of oxidizing water into molecular oxygen, the efficiency is very low primarily because of high overpotentials and slow kinetics. This challenge has been overcome by coupling with oxygen evolving catalysts (OECs) and/or doping donor elements. In the latter, surface-modified p-Si electrodes are fabricated to absorb visible light and catalyze the CO2 reduction. For modification, metal nanoparticles are electrodeposited on the p-Si and their PEC performance is compared.
Kim, Jongmin;Jung, Young Hee;Kwak, Jun Young;Kim, Yeong Il
Journal of the Korean Chemical Society
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v.63
no.2
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pp.94-101
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2019
Nb, Mo-doped and Nb/Mo-codoped $VO_2(M)$ nanocrystallites with various doping levels were synthesized for the first time by a hydrothermal and post thermal transformation method. The reversible phase transition characteristics of those doped $VO_2(M)$ was comparatively investigated. Nb-doping of $VO_2(M)$ by this method resulted in a very efficient lowering of the transition temperature ($T_c$) with a rate of $-16.7^{\circ}C/at.%$ that is comparable to W-doping, while Mo-doping did not give a serious reduction of $T_c$ with only a rate of $-5.1^{\circ}C/at.%$. Nb/Mo-codoping gave a similar result to Nb-doping without a noticeable difference. The thin films of Nb-doped and Nb/Mo-codoped $VO_2(M)$ with a thickness of ca. 120 nm were prepared by a wet-coating of the nanoparticle-dispersed solutions. Those films showed a good thermochromic modulation of near infrared radiation with 30-35% for Nb-doped $VO_2(M)$ and 37-40% for Nb/Mo-codoped ones. Nb/Mo-codoped $VO_2(M)$ film showed slightly enhanced thermochromic performance compared with Nb-doped $VO_2(M)$ film.
The development of advanced materials to improve the efficiency of photoelectrochemical (PEC) water splitting paves the way for widespread renewable energy technologies. Efficient photoanodes with strong absorbance in visible light increases the effectiveness of solar energy conversion systems. MoS2 in a two-dimensional semiconductor that has excellent absorption performance in visible light and high catalytic activity, showing considerable potential as an agent of PEC water splitting. In this study, we successfully modulated the MoS2 morphology on indium tin oxide substrate by using the metalorganic chemical vapor deposition method, and applied the PEC application. The PEC photocurrent of the vertically grown MoS2 nanosheet structure significantly increased relative to that of MoS2 nanoparticles because of the efficient transfer of charge carriers and high-density active sites. The enhanced photocurrent was attributed to the efficient charge separation and improved light absorption of the MoS2 nanosheet structure. Meanwhile, the photocurrent property of thick nanosheets decreased because of the limit imposed by the diffusion lengths of carriers. This study proposes a valuable photoelectrode design with suitable nanosheet morphology for efficient PEC water splitting.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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