전자 들뜬 상태에서의 1,3-Benzodioxole에 대한 구조 동력학 연구

주재범 한양대학교 이학기술연구소 2001 이학기술연구지 Vol.3 No.-

본 연구에서는 CIS ab initio 계산 방법을 이용하여 S_(1)(π, π^(*)) 상태의 1,3-benzodioxole 분자에 대한 구조적 특성과 분광학적 성질을 조사하였다. 그 결과, S_(0) 상태에 비하여 벤젠 고리의 전자 전이로 인한 anomeric effect가 증가되었으며, 평면구조와 굽은 구조 사이의 potential energy차이도 증가되는 것이 관측되었다. 이러한 계산 결과들은 이전에 보고된 레이저 형광 분광법 등에 의한 실험 결과들과 잘 일치하고 있다. 본 연구를 통하여 S_(1) (π, π*) 상태에서 1,3-benzodioxole의 입체적 평형 구조를 결정하는 물리적 힘의 근원을 정확히 이해할 수 있었다. The confonnational property of 1,3-benzodioxole in its SI(π, π^(*)) electronic excited state has been investigated using CIS methods. The barrier to planarity in the excited state is increased compared to the barrier in the ground state. This increase is attributed to reduced suppression of the anomeric effect by the benzene ring resulting from decreased bonding character in the electronic excited state. The calculated results strongly support the spectroscopic data determined from the high resolution laser-induced spectroscopy. The origin of physical forces to determine the confonnational property of 1,3-benzodioxole in its electronic excited state was better understood through this work.

고전적인 Ab Initio 방법과 DFT계산 방법을 이용한 1,3-Dioxole의 아노머 효과 연구

주재범 漢陽大學校 自然科學硏究所 1999 自然科學論文集 Vol.18 No.-

1,3-Dioxole의 진동 스펙트럼과 비평면 진동에 관한 위치에너지 함수들을 density functional theory 방법, 고전적인 Hartree-Fock 방법, 2차 MΦller-Plesset 방법 등을 이용하여 연구하였으며, 계산된 normal mode 진동 파수들과 비평면 진동 위치에너지 함수들을 이전에 보고된 진동 분광 실험 결과들과 비교, 분석하였다. 그 결과, DFT/B3LYP 방법에 의하여 계산된 결과들이 실험적인 진동 파수값들을 가장 잘 재현하였다. 반면, 비평면 위치에너지 함수의 경우는 2차 MΦller-Plesset 방법에 의하여 가장 잘 예측되었다. 특히, 1,3-dioxole의 비평면 평형 구조는 n0 →δ*co 분자 궤도함수 결합에 의한 아노머 효과에 기인하는 것으로 판단되며, MP2 계산 결과 약 25˚정도 평면에서 벗어난 입체 구조로 존재한다는 사실이 확인되었다. The vibrational spectra and ring-puckering energy functions of 1,3-dioxole have been investigated using a DFT/B3LYP method as well as the conventional ab initio methods. The calculated vibrational frequencies and ring-puckering potential energy functions have been compared with previously reported experimental data and MM3 results. For 1,3-dioxole, the vibrational frequencies of 1,3-dioxole calculated at the B3LYP level agree much better with the observed infrared and Raman frequencies than those predicted by the conventional ab initio or MM3 methods. On the other hand, the ring-puckering potential energy profile calculated from the MP2 method most correctly predicted the non-planar equilibrium conformation and the barrier to planarity of 1,3-dioxole. The puckered equilibrium structure of 1,3-dioxole could be explained by the anomeric stabilization of n0 →δ*co orbital interactions. These effects provide the conformational stabilization of 1,3-dioxole with 25˚at the MP2 level of theory.

수소 결합형 이분자 회합체의 액정 성질

강필수,주재범 한양대학교 이학기술연구소 2000 이학기술연구지 Vol.2 No.

수소 결합에 의하여 액정의 성질을 나타내는 이분자 화합체들의 물리적인 성질을 Differential Scanning Calorimetry (DSC)와 가변 온도 적외선 분광법 (Variable Temperature Infrared Spectroscopy)등을 이용하여 연구하였다. 그 결과, 이러한 supramesogen 분자들의 액정 성질은 핵심부 (supramesogen core)와 말단기 (tail)의 구조적 특성에 기인한다는 사실을 알았으며, 가변온도 적외선 분광실험과 carbony1 stretching band의 curve-fitting 결과로부터 서로 다른 mesogenic acid로 결합된 hetero-dimer가 동일한 acid로 결합된 homo-dimer보다 훨씬 더 큰 meso-phase 안정성을 나타낸다는 사실을 발견하였다. 본 연구를 통하여 다양한 종류의 non-mesogenic acid가 수소 결합을 통하여 형성하는 액정 분자들의 열적 안정성과 물리적 성질 등을 포괄적으로 이해할 수 있었다. Liquid crystal properties of hydroen-bonding mesogenic dimers has been studied using differential scanning calorimetry (DSC) and variable temperature infrared spectroscopy. Nematic mesophase stability, which shows the liquid crystal property of mesogenic dimer, is increased in mixtures of desparate species-mixed acids with differing substituent sizes (different supramesoen tail lengths) and different acid types (aliphatic and aromatic supramesogen cores). These trends enable one to estimate contributions to mesophase stability stemming from tail desparity and core differences, contributions that appear to carry over into analogous covalent mesogens. Infrared measurements of solid mixtures of acids suggest that the population of heterodimers dominates over that of homodimers. In this study boty mesophase stabilities and physical properties of various hydrogen-bonding supramesogen dimers have been comprehensively understood.

공초점 라만 현미경 분광법을 이용한 PDMS 마이크로칩 내의 유기 시료에 대한 미세 시그널 검출

최승열,주재범,안유민,김양선 한양대학교 이학기술연구소 2002 이학기술연구지 Vol.5 No.-

Confocal laser-induced Raman microscopy has been used to illustrate the applicability of on-chip signal detection for organic solvents on a PDMS microfluidic chip. Binary solvent mixtures with different % concentrations have been injected into the chip using a couple of microsyringe pumps. Concentration of each solvent has been determined from the ratio of characteristic Raman peaks. Confocal laser-induced Raman microscopy is expected to be very useful for the on-chip signal detection of organic reagents in a microfluidic PDMS chip. MEMS 기술을 이용하여 제작한 PDMS 마이크로 칩의 미세 유로를 흐르는 수 UL의 미량유기 용매에 대한 공초점 라만 시그널을 측정하였다. 마이크로 시린지 펌프를 이용하여 PDMS 칩에 서로 다른 농도의 혼합 용매를 주입한 다음 아르곤 이온 레이저를 주사하여 산란되는 특성적인 라만 피크의 상대 면적 비를 계산함으로써 각 용매의 정량적인 농도를 결정하였다. PDMS 마이크로 칩내의 유기 용매 분자에 대한 공초점 라만 현미경 시그널 측정 기술은 다양한유기물에 대한 on-chip 검출 기술로 널리 이용될 수 있을 것으로 예상된다.

Thianthrene의 진동 스펙트럼과 형태 구조 연구

유순주,주재범 한양대학교 이학기술연구소 1999 이학기술연구지 Vol.1 No.-

고체 상태의 thianthrene에 대한 적외선, 라만 스펙트럼을 측정하였으며, 스펙트럼에서 관측된 진동 밴드의 위치, 세기 등을 양자역학적인 DFT, SCF-HF 방법에 의하여 계산한 결과들과 비교, 분석 하였다. 그 결과, DFT/B3LYP 방법에 의하여 계산된 값들이 SCF-HF 방법에 의하여 계산된 결과들보다 실험적인 진동 파수 값과 세기를 정확히 재현하였다. DFT/B3LYP 방법에 의하여 계산된 thianthrene의 평면 구조와 구부러진 구조간의 에너지 차이는 22kJ/mol로써 anthracene(8 kJ/mol)이나 dibenzo-p-dioxin(0 kJ/mol)보다 매우 큰 값을 가지는데, 그 이유는 S 원자의 경우 C나 O 원자보다 HOMO의 국부화가 증가하여 P_(x)-π 분자궤도간의 결합이 감소하기 때문이다. 그 결과, thianthrene은 두벤젠 고리면의 각도가 129˚ 정도 구부러진 평형 구조로 존재한다. The solid-phase infrared and Raman spectra of thianthrene have been recorded and analyzed. The vibrational frequencies, absolute intensities, and equilibrium structure of the molecule have been also predicted using SCF-HF and DFT/B3LYP computational methods. The DFT method using Becke's threeparameter functional (B3LYP) has led to the prediction of more accurate vibrational frequencies than the conventional HF method. The energy difference, between the planar and puckered conformers,has been also calculated using the B3LYP method. The calculated barrier height of thianthrene is 22kJ/mol and this value is much higher than the barriers of anthracene (8 kJ/mol) and dibenzo-p-dioxin (0 kJ/mol). This is because the P_(x)-π molecular orbital interactions decrease with increasing localization of the HOMO on the S atoms. As a result, thianthrene has the most folded equilibrium structure with a folding angle of 129˚.

적외선 흡수 분광법을 이용한 중수의 정량 분석

최승열,주재범,김경숙,정회일 한양대학교 이학기술연구소 2002 이학기술연구지 Vol.4 No.-

적외선 흡수 분광법을 이용하여 경수 (H_(2)O) 속에 존재하는 수십 ppm 정도의 중수(D_(2_)O)를 정량하는 분석 방법을 개발하였다. 이 방법은 원자력 발전소의 경수로에서 동위 원소로 변형된 중수의 양을 정량하는데 이용될 수 있을 것으로 기대된다. Infrared absorption spectroscopy has been utilized to demonstrate its feasibility for monitoring the quatitative amount of heavy water at ppm level. This analytical method can be applied to measure the amount of heavy water in the light water cooling system of nuclear power plant.

공초점 표면 증강 라만 분광법을 이용한 금 나노 입자의 시그널 증폭 효과

최승열,이상엽,주재범 한양대학교 이학기술연구소 2003 이학기술연구지 Vol.6 No.-

본 연구에서는 고감도 나노-바이오 프로브로 이용하기위한 25-100nm 크기의 다양한 금나노 입자들을 제조하였다. 제작된 금 나노입자의 크기는 특성적인 UV/Vis 흡수 밴드를 이용하여 확인하였으며, 제조된 25-100 nm 직경 크기의 나노 입자에 10^(-8)M의 라만 활성 염료 (crystal violet)을 흡착시켜 서로 다른 크기의 나노 입자에 흡착된 시료의 라만 시그널 증폭효과를 관측하였다. 그 결고,785nm diode laser를 사용하였을 경우 70 nm 크기의 금 나노입자에대하여 가장 크 시그널 증폭효과가 확인되었다. 또한 시료가 흡착된 금 나노입자를 다시 은 나노 입자로 coating하였을 경우 더 큰 시그널 증폭 효과가 관측되었다. Different sizes of gold nano particles in the 25-100 nrn range were prepared by the citrate reduction method. These gold nano particles have a strong potential to be used as highly sensitive nano-bio probes. The particle size was identified using their characteristic UV/Vis absorption bands. In order to find a size-dependent Raman enhancement effect, 10^(-8) M of crystal violet was adsorbed on different sizes of gold nano particles. Confocal Raman microscopy is used to investigate the optical signal enhancement effect. When 785 nm diode laser was used as an excitation source, the 70 nm size of gold shows the best signal enhancement effect. Furthermore, it shows a better signal enhancement effect when the gold nano particles are coated with silver nano particles.

Quantitative Determination of Nicotine in a PDMS Microfluidic Channel Using Surface Enhanced Raman Spectroscopy

Jung, Jae-hyun,Choo, Jae-bum,Kim, Duck-Joong,Lee, Sang-Hun Korean Chemical Society 2006 Bulletin of the Korean Chemical Society Vol.27 No.2

Rapid and highly sensitive determination of nicotine in a PDMS microfluidic channel was investigated using surface enhanced Raman spectroscopy (SERS). A three-dimensional PDMS microfluidic channel was fabricated for this purpose. This channel shows a high mixing efficiency because the transverse and vertical dispersions of the fluid occur simultaneously through the upper and lower zig zag-type blocks. A higher efficiency of mixing could also be obtained by splitting each of the confluent streams into two sub-streams that then joined and recombined. The SERS signal was measured after nicotine molecules were effectively adsorbed onto silver nanoparticles by passing through the three-dimensional channel. A quantitative analysis of nicotine was performed based on the measured peak area at 1030 $cm^{-1}$. The detection limit was estimated to be below 0.1 ppm. In this work, the SERS detection, in combination with a PDMS microfluidic channel, has been applied to the quantitative analysis of nicotine in aqueous solution. Compared to the other conventional analytical methods, the detection sensitivity was enhanced up to several orders of magnitude.

Proteome analysis of adipocyte lipid rafts reveals that gC1qR plays essential roles in adipogenesis and insulin signal transduction

Kim, Ki-Bum,Kim, Bong-Woo,Choo, Hyo-Jung,Kwon, Young-Chan,Ahn, Byung-Yoon,Choi, Jong-Soon,Lee, Jae-Seon,Ko, Young-Gyu WILEY-VCH Verlag 2009 Proteomics Vol.9 No.9

<P>Since insulin receptors and their downstream signaling molecules are organized in lipid rafts, proteomic analysis of adipocyte lipid rafts may provide new insights into the function of lipid rafts in adipogenesis and insulin signaling. To search for proteins involved in adipocyte differentiation and insulin signaling, we analyzed detergent-resistant lipid raft proteins from 3T3-L1 preadipocytes and adipocytes by 2-DE. Eleven raft proteins were identified from adipocytes. One of the adipocyte-specific proteins was globular C1q receptor (gC1qR), an acidic 32 kDa protein known as the receptor for the globular domain of complement C1q. The targeting of gC1qR into lipid rafts was significantly increased during adipogenesis, as determined by immunoblotting and immunofluorescence. Since the silencing of gC1qR by small RNA interference abolished adipogenesis and blocked insulin-induced activation of insulin receptor, insulin receptor substrate-1 (IRS-1), Akt, and Erk1/2, we can conclude that gC1qR is an essential molecule involved in adipogenesis and insulin signaling.</P>

1,3-Cyclohexadiene의 고리반전 진동운동에 미치는 환산질량 효과

주재범,한성준,Choo, Jae Bum,Han, Seong Jun 대한화학회 1997 대한화학회지 Vol.41 No.3

1,3-CHD의 비평면 고리반전 진동운동에 미치는 환산질량 효과를 고찰하기 위하여 원자간의 결합 벡터 모델을 이용한 컴퓨터 프로그램을 작성하였고, 이로부터 큰 진폭으로 운동하는 고리반전 진동운동에 대한 운동에너지 팽창함수를 계산하였다. 1,3-CHD의 운동에너지 팽창함수의 계산에 필요한 구조 파라미터들은 순이론적 HF/6-31G** 방법에 의하여 결정하였으며, 이 화합물의 비평면 고리반전 진동운동에 대한 위치에너지 함수는 운동에너지 팽창함수와 이전에 보고된 저주파 라만 데이터를 이용하여 결정하였다. 그 결과 1,3-CHD의 비평면 진동좌표에 대한 운동에너지 팽창함수를 고려하여 진동 Hamiltonian을 계산하였을 때 1,3-CHD의 고리반전 진동운동에 대한 보다 신빙성 있는 비평면 위치에너지 함수를 결정할 수 있었다. In order to consider the reduced mass effects on the out-of-plane ring inversion vibration of 1,3-CHD, the vector-based computer program has been written and the kinetic energy expansion function for the large amplitude ring inversion vibration has been calculated using this program. The structural parameters for the calculations have been determined from the ab initio HF/6-31G** calculation. The potential energy function for the out-of-plane ring inversion vibration of 1,3-CHD has been determined from the kinetic energy expansion function and previously reported low-frequency Raman data. The vibrational Hamiltonian calculation including kinetic energy expansion function made it possible to determine the more reliable out-of-plane potential energy function for the ring inversion of 1,3-CHD.