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미세액적의 거동과 액적 내 미세입자 배열의 상관관계에 대한 연구
여은주(Eunju Yeo),손민희(Minhee Son),김정환(Jeong Hwang Kim),유영은(Yeong-Eun Yoo),김관오(Kwanoh Kim),윤재성(Jae Sung Yoon) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集B Vol.42 No.3
최근, 나노/마이크로 구조물을 이용한 활용 분야가 확대되면서, 이러한 구조물을 제작하기 위한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 나노/마이크로 구조물을 만드는 다양한 연구 중에서도 입자의 배열을 통해 구조물을 제작하는 연구들이 많은 관심을 받고 있다. 이번 연구에서는, 마이크로 입자를 배열하여 마이크로 구조물을 제작하였다. 마이크로 입자는 나노입자에 비해 상대적으로 크므로, 나노입자를 이용한 공정과 비교하여 그 조건이 상이하다. 마이크로 입자의 경우, 용액의 바닥으로 쉽게 침전되는 경향이 있으므로 공정의 제어가 용이하지 않다. 마이크로 입자를 이용한 정렬된 구조를 얻기 위해서, 입자의 배열에 영향을 미치는 변수들을 액적의 거동을 고려하여 파악한다. 따라서, 본 연구에서는 입자의 유무에 따른 액적의 증발 거동을 실험을 통해 비교, 분석하였다. Recently, possible applications of micro-/nanostructures have been expanded more broadly; thus a lot of research are now actively conducted in order to fabricate those structures. Among the numerous studies on fabrication methods of micro-/nanostructures, the focus has been through particle arrangement. In this study, microparticles were used to fabricate microstructures, by making arranged layer. Microparticles are relatively bigger than nanoparticles, hence the conventional parameters for the fabrication process, which have been used for nanoparticles and colloids, may not be appropriate for this study. For microparticles, it is easy for them to be precipitated at the bottom of the solution, which makes the manipulation of the process more complicated. In order to obtain the ordered structures with microparticles, the parameters affecting the arrangement of the particles need to be investigated with a consideration of the behavior of droplets.
실리콘 기판의 친수성 및 액적의 에틸렌글리콜 혼합 여부에 따른 실리카 나노입자의 배열에 관한 연구
조희재(Hui Jae Cho),백종민(Jong Min Baek),녠황민(Nguyen Hoang Minh),김관오(Kwanoh Kim),최두선(Doo-Sun Choi),홍순국(Soonkook Hong),유영은(Yeong-Eun Yoo),조성학(Sung-Hak Cho),윤재성(Jae Sung Yoon) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集B Vol.45 No.2
나노입자는 바이오소자, 광학소자, 디스플레이, 초미세 유체소자 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있지만 그 배열이 불균일할 경우 효용도가 떨어지므로, 균일성 확보를 위해서 현재 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, 나노입자가 포함된 액적의 증발과정 중에 커피링 효과가 발생할 경우, 이는 나노입자 배열의 균일성을 저해하는 주된 원인으로 손꼽히고 있다. 이러한 커피링 효과는 용액의 점도를 변화시키거나 증발과정 중 액적의 거동을 제어함으로서 억제될 수 있는데, 본 연구에서는 300 nm 실리카 입자가 포함된 용액에 상대적으로 고 점도인 에틸렌글리콜(ethylene glycol)을 추가하여 이를 억제하고자 하였다. 또한, 상기의 시험을 일반적인 실리콘 웨이퍼 및 플라즈마 처리된 실리콘 웨이퍼 상에서 수행함으로써 기판의 친수성에 따른 나노입자 배열 특성을 조사하였다. Because nanoparticles are widely used in several areas such as biosensors, optical devices, displays, and nanofluidic devices, several studies have been conducted to prevent nonuniform deposition of nanoparticles. Recent studies have shown that the coffee-ring effect is a major reason for the nonuniform arrangement of particles during the evaporation of colloidal droplets. The coffee-ring effect may be restrained by changing the viscosity of liquid or behavior of droplets during evaporation. In this study, ethylene glycol was added to the colloidal solution to change the viscosity, and the wettability of the substrate was also modified to change the behavior of the droplet. Experiments have shown that the coffee-ring effect was restrained such that a uniform arrangement of nanoparticles could be obtained by the aforementioned methods.
전자빔 증발법 박막 증착을 이용한 양극 산화 알루미늄 템플릿의 나노 포어 가공 연구
이승훈(Seung-Hun Lee),이민영(Minyoung Lee),김천중(Chunjoong Kim),김관오(Kwanoh Kim),윤재성(Jae Sung Yoon),유영은(Yeong-Eun Yoo),김정환(Jeong Hwan Kim) 한국표면공학회 2021 한국표면공학회지 Vol.54 No.1
The fabrication of nanopore membrane by deposition of Al₂O₃ film using electron-beam evaporation, which is fast, cost-effective, and negligible dependency on substance material, is investigated for potential applications in water purification and sensors. The decreased nanopore diameter owing to increased wall thickness is observed when Al₂O₃ film is deposited on anodic aluminum oxide membrane at higher deposition rate, although the evaporation process is generally known to induce a directional film deposition leading to the negligible change of pore diameter and wall thickness. This behavior can be attributed to the collision of evaporated Al₂O₃ particles by the decreased mean free path at higher deposition rate condition, resulting in the accumulation of Al₂O₃ materials on both the surface and the edge of the wall. The reduction of nanopore diameter by Al₂O₃ film deposition can be applied to the nanopore membrane fabrication with sub-100 nm pore diameter.