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이산화탄소는 지구온난화와 환경오염의 주범으로 지목되고 있다. 또한 수소는 미래 새로운 에너지 원으로 주목되고 있는 자원이다. 본 연구는 이산화탄소를 이용하여 전기와 수소를 생산하는 금속 -이산화탄소 배터리를 제작하고, 실험을 통하여 금속-이산화탄소 배터리의 효율을 최대한 끌어낼 수 있는 요인을 찾아내기 위한 연구이다. 금속-이산화탄소의 (+)극과 (-)극의 종류를 바꿔가며 금속 조합별 가장 높은 전압과 수소 기체를 발생하는 금속 조합을 찾는 실험을 진행했다. 주제어: 이산화탄소, 수소, 친환경 에너지, 화학 전지, 금속 환원
본 연구는 scoria를 활용한 중금속 흡착 정도를 확인하는 실험으로 이를 통하여 친환경적이고 효과적인 수질 정화 방법을 연구하는데 목적을 둔다. scoria 별로 밀도를 측정하고, Pb, Cd, NI 중금속 수용액에 scoria를 투입한 후 섞어 준다. 시간에 따라 이를 원심분리하고, 상층액의 중금속의 농도를 ICP-OES를 통해 측정한다. 측정된 농도를 기반으로 scoria의 중금속 흡작 능력을 측정, 비교한다. 주제어: 중금속, 흡착, 친환경, scoria
탄소 양자점은 그 광학적 성질과 간단한 합성 과정 때문에 다양한 곳에서 사용되고 있다. 또한 탄소 양자점의 그래핀 격자 구조는 약물의 탄소 고리와 π-π 상호작용을 할 수 있어 세포로의 약물 전달체로 이용하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 탄소 양자점의 광학적 성질과 약물을 전달하는 특징을 모두 이용하여 효과적으로 암세포를 제거할 수 있는 나노입자를 개발하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 다양한 조건으로 탄소 양자점을 합성하였고, 이를 광촉매와 결합시킨 복합체를 합성하여 그 광촉매로서의 효율을 평가하였다. 주제어: 탄소 양자점, 광촉매, π-π 상호작용, 활성산소종, 세포사멸
본 연구는 납이온에 선택적이고 고감도의 바이오센서를 개발함으로써 일상생활에서 간단하고 편리하게 감지 및 제거하여 건강한 생명 사회를 실현하고자 하는 것을 목적으로 한다. 납의 노출에 대한 유해성은 생화학적 또는 생물학적 연구를 통해, 결과적으로 특정효소의 저해, DNA 생합성의 정확도 문제, 돌연변이, 염색체 변이, 암을 발생시킨다고 밝혀졌다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 육안으로 보기 쉬운 형광 염기를 이용해 바이오 센서를 개발 하고자 한다. 실험 결과 특정한 중금속 이온인 납 이온을 검출하기 위해 펩타이드, 단백질, 핵산 등을 기반으로 한 다양한 바이오센서가 개발되어졌고, 현재도 개선 및 개발에 노력하고 있다. 형광 염기를 삽입하여 핵산만으로 납 이온을 검출하는 방법을 고안하였고, 또한 바이오센서로서 많이 활용되고 있는 감도가 좋은 형광 염기(T2, Agro100)를 사용함으로써 기존보다 감도 및 선택성이 좋은 바이오센서를 개발하는 것을 목표로 하였다. 주제어: DNA, 형광 염기, 납 이온, 중금속, 바이오센서
본 연구는 차세대 퀀텀닷을 상용화를 위해 페로브스카이트 퀀텀닷의 일상환경 저에너지 제조법을 확보하였다. 전기화학셀 및 광전기소자에의 응용을 위하여 색영역 확보 및 백색광 발현에의 최적화 전략을 확보하였고 광물리학적 특성을 분석하였다. 리간드 보조 재침전법을 통해 CsPbBr3@SiOx 페로브스카이트 퀀텀닷을 제조하였고 넓은 색영역 확보를 위해 추가 할로젠 이온교환반응을 수행하여 다양한 리간드를 가지는 퀀텀닷을 제조하였다. 또한, 다양한 퀀텀닷 조합을 통해 백색광 구현하였다. 따라서, 페로브스카이트 퀀텀닷은 외부 양자 효율과 색 순도가 높고, 퀀텀닷 내부의 할로젠 음이온의 종류와 비율에 따라 밴드갭의 크기를 조절할 수 있어 차세대 디스플레이 발광 물질로 주목받는다. 주제어: 저온 일상환경 무기 광감응제 제조, 페로브스카이트 퀀텀닷, 퀀텀닷, 색재현성, 백색광
금 나노입자는 백금(Pt). 은(Ag)와 같은 귀금속 나노입자보다 안정하며, 의료 응용 및 생물학적 활동을 위한 다양한 분자와 직접 결합하고 상호작용할 수 있다. 금 나노입자를 다양한 분야의 기술에 접목하기 위해 고유한 특성에 따라 특성화(characterization)하고 분석하는 기술이 발달해왔다. 본 연구에서는 단일 가닥 DNA와 금 나노입자 표면의 흡착 특성을 이용해 헤어핀 DNA 말단 길이에 따른 분산력을 색 변화 및 흡광도 변화를 통해 분석하여 금 나노입자의 물리, 화학적 특성을 규명하고자 한다. 다양한 말단 길이를 가지는 헤어핀 DNA에 대해 SPR 원리에 기초한 색 변화 관찰과 UV-vis를 이용한 흡광도 분석을 시행했고, 금 나노입자에 헤어핀 DNA를 개질하였을 때의 색 변화 관찰을 수행하였다. T6-HD이 다량의 NaCl을 첨가하였을 때. T9-HD에 비해 상대적으로 보라색을 나타냈다. 금 나노입자에 NaCl을 첨가하였을 때, 금 나노입자 사이의 응집이 발생해 피크의 파장이 600nm 대로 이동했다. T9-HD가 T6-HD와 비교하였을 때 금나노입자와 상호작용에 적절한 sticky end 길이를 가진다는 결론을 도출하 였으며, 금 나노입자의 SPR 현상을 관찰하므로 색 변화를 이용한 특성화 방법이 속도, 단순함의 측면에서 장점을 가진다는 결론을 얻었다. 본 연구의 결과를 통해, 금 나노입자가 생물학 분야에서 주로 이용될 것이며, 바이오 기술 등 다양한 분야에서도 응용될 수 있다고 예측되어 진다. 주제어: 금 나노입자, 헤어핀 DNA, surface plasmon resonance, 분산력, UV-vis
본 연구는 비스페놀 A에 선택적이고 고감도이며 신속정밀한 측정을 위한 샌서를 개발함으로써 일상생활에서 간단하고 편리하게 비스페놀을 검출 및 제거하여 사회를 건강하게 하고자 하는 것을 목적으로 한다. 비스페놀류는 내분비 저해 화합물이면서 만성질환, 심혈관질환, 여성생식질환, 암질환등의 다양한 질활 유발과 밀접한 관련이 있다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 BPA의 산화-환원 시의 피크를 이용하여 BPA의 농도를 검출하는 이온성 전기 화학 센서를 개발하고자 한다. 실험 결과 BPA를 검출하기 위해 tyrosinase, PDDA, 금 나노입자를 이용하여 센서를 만들었으며, 현재도 더 쉽고 간편하게 비스 페놀류를 검출 할 수 있는 센서들이 개발, 연구중에 있다. 주제어: 비스페놀류, 전기화학적 센서, 이온성액체 전해질, 금나노입자, 탄소전극
본 연구는 아연-구리 다니엘 전지에서 질산염 전해질의 한계점과 이를 극복하기 위한 방안을 제시한다. Ecell 에 영향을 주는 전해질의 농도와 종류, 전극의 형태에 따라 Ecell을 측정하였다. 황산염 전해질의 농도가 약 0.01 M 이상에서 이론값에 가깝게 나타났다. 질산염 전해질의 경우 전극판에서는 시간에 따라 전압이 빠르게 감소했으며, 이는 질산 아연 수용액과 아연 전극에서 전기화학적 평형에 도달하지 않고, 산화-환원 반응이 지속적으로 일어나고 있기 때문이다. 이와는 달리 전극선에서는 이론값에 가까운 전압이 측정되었으며, 전압의 변화가 거의 없었다. 이로써, 다니엘 전지 실험에서는 질산염을 사용하지 않아야 하며 꼭 사용해야 한다면, 전극선을 이용하거 나 0.01 M의 지지전해질이 포함된 다니엘 전지를 사용하는 것이 필요할 것이다. 주제어: 다니엘 전지, 전해질의 농도, 질산염, 지지전해질
여러 가지 물질의 흡착 능력을 알아보고, 정화 장치를 제작하기 위해서 실험을 진행한다. 여러 가지 흡착 실험에 사용되는 먼지나 중금속, 미세먼지 중에서 가장 명확하고 정량적인 실험 결과를 도출하기 위하여 중금속을 이용한다. 중금속이 포함된 용액을 물질에 통과시켜서 흡착도를 조사하기 흡광도를 측정한 후에 농도를 분석한다. 이러한 각각의 흡착제를 이용한 실험 결과를 이용하 여 최적의 조건을 분석한다. 주제어: 중금속, 생물 소재, 흡착
먹물이나 티백 콜로이드가 전해질에 의해 침전되는 현상을 보고, 커피 콜로이드에 다양한 전해질 을 첨가하여 침전 반응과 색 변화를 관찰했다. 탄산 나트륨, 염화마그네슘, 아이오딘화 칼륨, 황산구리, 과망가니즈산 칼륨, 염화칼륨, 진살칼륨, 질산 은, 아이오딘화나트륨 수용액을 각각 0.1M로 준비하여 커피 용액에 첨가해 침전반응을 살펴보고, 원심분리기를 이용하거나 UV/Vis 분광기 를 통해 침전 효과를 정확하게 분석하였다. 이를 이용하여 커피 콜로이드의 앙금 생성 반응의 매커니즘을 알아내었다. 주제어: 커피, 콜로이드, 앙금 생성 반응, 전해질
본 연구는 스위스 워터 프로세스 공정에서 생두에서 카페인을 추출하고 활성탄 처리하는 과정에 서의 온도에 따라 달라지는 카페인 제거 효율에 대해 알아보았다. 공정과정에서의 온도는 20℃, 40℃, 60℃, 80℃로 진행하였으며, 대조군의 경우는 처리하지 않은 생두를 사용하였다. 생두를 물에 담가 카페인을 추출하고 활성탄을 이용하여 카페인을 흡착하는 시간 등은 모두 일정하게 유지하였다. 실험 결과 60℃ 이상에서 카페인이 많이 제거되었지만 60℃, 80℃에서는 큰 차이가 없었다. 또한, 활성탄을 이용한 후의 용액을 분석해보자 카페인의 농도가 매우 적어 카페인 흡착 이 매우 잘 일어났음을 알 수 있다. 본 연구에서는 실험실 온도와 습도, 그리고 정확한 시간 측정 등 많은 변수가 있었다. 이러한 변수들을 완벽히 통제하기 위해서는 같은 날 같은 조건에서 모든 과정이 일어나야 한다. 향후 연구에서는 같은 조건에서 실험을 함으로 이러한 변수들을 완벽히 통제하여 실험을 진행해 가장 디카페인 효율이 좋은 온도를 찾는 추가연구가 필요하다. 주제어: Swiss Water Process(SWP), decaffeine, coffee, extract, saturated solution
본 연구는 유기물 합성을 위한 촉매, 향균 등의 다양한 용도로 활용되는 은 나노 입자의 합성 및 응용에 관한 것으로, 그 특성을 극대화하기 위해 친환경적 물질인 꽃(스타티스)을 주형으로 하여 꽃잎의 독특한 구조를 모방한 은 나노 구조체를 합성하는 것이다. 이를 위해, 꽃잎의 표면에서만 선택적으로 Ag+의 환원이 이루어지도록 환원제로 작용하는 시트르산을 에스테르화 반응으로 꽃잎 표면에 도입하고자 하였다. 그러나, 꽃잎 표면의 구조는 큐티클 층이 만들어 내는 구조로 큐티클 층은 매우 낮은 화학적 활성을 갖고 있다. 이에 큐티클 층의 알콜기를 외부에 최대한 노출시 키기 위해 epicuticular wax의 외부를 NaOH수용액으로 에칭하는 과정을 진행하였다. 이후 꽃잎 표면에 시트르산 작용기 도입을 위한 에스테르화 반응의 조건을 탐색한 결과 수용액에서 5시간 reflux를 통해 꽃잎의 구조를 유지하면서 시트르산을 도입할 수 있음을 확인하였다. 최종적으 로 시트르산 작용기를 도입한 꽃잎을 12시간 동안 0.1M AgNO3에서의 reflux 하여 꽃잎의 표면 구조에 150~300 nm 크기의 구형 은나노 입자가 꽃잎의 표면 구조에 균일하게 분포하고 있음을 관찰하였다. 주제어: 바이오템플레이트, 은나노 입자(Silver nanoparticle), 표면 개질(Surface functionalization), 생합성(biosynthesis)