Langmuir - Blodgett ( LB ) Film 의 응용

이해원(Hai Won Lee) 한국고분자학회 1990 고분자 과학과 기술 Vol.1 No.6

유기초박막

이해원(Hai Won Lee) 한국고분자학회 1994 고분자 과학과 기술 Vol.5 No.5

NiO 전구체가 고체산화물 연료전지 Ni/YSZ 음극의 미세구조와 전기전도도에 미치는 영향

정윤지,이해원,임경란,김창삼,Jeong, Youn-Ji,Lee, Hai-Won,Han, Kyoung-R.,Kim, Chang-Sam 한국세라믹학회 2006 한국세라믹학회지 Vol.43 No.7

NiO/YSZ(70 wt%NiO) composite powders were prepared by ball-milling of 8YSZ and NiO precursors, dried and then followed by calcination. The approach was to combine acidic $Ni(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ and basic $2NiCO_3{\cdot}3Ni(OH)_2{\cdot}4H_2O$ via acid-base reaction as a mixed NiO precursor. Their effects were studied in the aspects of DSC, microstructure, porosity, and electrical conductivity. Ni/YSZ composite of 1N9C (1 mole NiO from the nitrate and 9 moles of NiO from the carbonate) was prepared by consolidation at $1400^{\circ}C$ for 3 h, and then followed by reduction at $1000^{\circ}C$ for 3 h under flowing of 6% $H_2/N_2$. It showed a homogeneous microstructure with ${\sim}20%$ porosity and 1880 S/cm at $1000^{\circ}C$.

기-액 계면에서 Palmitic Acid 단분자막에 대한 pH, 알칼리토금속 이온의 영향 및 Hexadecanol 분자와의 섞임성

정종재,서병일,이해원,주민영,Jong-Jae Chung,Byung-Il Seo,Hai-Won Lee,Min-Young Ju 대한화학회 1993 대한화학회지 Vol.37 No.3

기-액 계면에서 Palmitic acid(PA) 단분자막의 ${\pi}$-A(surface pressure-area) 등온선 변화는 pH가 높을수록 가용화로 인하여 단위분자면적(${\AA}^2$/molecule)이 낮은 쪽으로 이동되었다. 바탕용액속에 Mg$^{2+}$, Ca$^{2+}$ 및 Ba$^{2+}$ 이온들을 각각 첨가했을 때 PA 분자는 압축되는 현상을 보였으며 이 효과는 이온의 농도 증가와 더불어 증가하였다. Langmuir-blodgett(LB) 다층막으로 IR 분광분석을 한 결과, PA는 이들이온과 각각 Mg, Ca, Ba-Palmitate 착물을 형성한다는 것을 알 수 있었다. 알칼리토금속 이온들에 의한 PA의 압축효과는 pH 8에서 Ca$^{2+}$ > Ba$^{2+}$ > Mg$^{2+}$ 순으로 나타났으며 Mg$^{2+}$ 을 제외하고는 원자번호 증가에 따라 감소되었다. 반면, 중성인 초순수 물에서는 Ba$^{2+}$ > Ca$^{2+}$ > Mg$^{2+}$ 순으로 나타났으며 이 현상은 원자번호가 낮아짐에 따라 감소하였다. 단분자막 상에서 PA와 HD(hexadecanol), 2성분계의 섞임성은 초순수 물인 계인 경우는 섞임성이 좋았으며 pH 8인 계의 경우는 섞임성이 나쁨을 알 수 있었다. ${\pi}$-A isotherms of the Palmitic acid(PA) with increasing pH shifted to the low area/molecule due to the dissociation of PA at the air-water interface. More condensation of PA monolayers occurred by the addition of Mg$^{2+}$, Ca$^{2+}$ and Ba$^{2+}$ ion in subphase. This condensing effect was increased with increasing the concentration of these ions. Due to the interaction with each ion, PA were formed Mg, Ca, Ba-Palmitate complex. The binding structure between alkaline earth ion and carboxylate ligand in PA has been identified by IR spectrometry. The order of condensing effect of alkaline earth ions at pH 8 was Ca$^{2+}$ > Ba$^{2+}$+ > Mg$^{2+}$. The condensing effect except for Mg$^{2+}$ decreased with increasing atomic number. Whereas, the condensing effect in pure water system decreased with decreasing atomic number in the sequence: Ba$^{2+}$ > Ca$^{2+}$ > Mg$^{2+}$. The miscibility of binary system of PA and hexadecanol in monolayer showed that the miscibility was good for the pure water system. But, in the buffered pH 8 system, bad miscibility was found.

압전수정결정판 위에 적층된 금속-Palmitate Langmuir-Blodgett 막의 팽창거동 및 수화수

정종재,서병일,이해원,Jong-Jae Chung,Byung-Il Seo,Hai-Won Lee 대한화학회 1993 대한화학회지 Vol.37 No.3

Calcium-palmitate의 단분자막을 압전수정결정 위에 Langmuir-Blodgett(LB) 기법으로 적층시켜 수정판의 진동수 변화로부터 LB막의 적층수를 평가할 수 있었다. 바탕용액에 Ca$^{2+}C$ 이온을 포함하는 palmitic acid(PA) 단분자막으로부터 이전 및 적층된 LB막 물질을 적외선 분광분석을 한 결과 1704 cm$^{-1}C$에서 갈라진 흡수띠가 나타나는 것으로 보아 calcium palmitate가 형성되었음을 알 수 있었다. 1580cm$^{-1}C$과 1540cm$^{-1}C$의 두 흡수띠는 각각 calcium carboxylate기의 비대칭 신축진동과 carboxylate가 수화되어 대칭강하된 것으로 확인되었다$^1$. 이사실은 X-선 회절분석에 의해서도 확인되었다. 23$^{\circ}C$ 물 속에서 LB막의 팽윤거동을 LB막이 적층된 수정진동판의 진동수 변화로부터 관측되었다. Calcium palitate LB막은 충분히 팽윤이 되었으나 hexadecanol LB막은 거의 팽윤이 되지 않았다. Calcium palmitate LB막 팽창량은 무게비로 건조 LB막의 47${\%}$였으며 calcium palmitate 단위 분자당 7개의 물분자가 결합되었다. Calcium palmitate 건조 LB막의 화학적 구조는 [CH$_3$(CH$_2$)$_{14}$COO]$_2$Ca${\cdot}$XH$_2$O이고 수화수는 1 H$_2$O였다. Monolayers of calcium palmitate were deposited on a piezoelectric quartz crystal plate by the Langmuir-Blodgett(LB) technique, and it was found from frequency changes of the quartz crystal deposited LB films. The usual carbonyl absorbance at 1704 cm$^{-1}C$ was replaced by the split band in the 1540~1590 cm$^{-1}C$. The two absorptions at 1580 cm$^{-1}C$ and 1540 cm$^{-1}C$ were assigned to the antisymmetric stretching vibration of the calcium carboxylate group and the hydrated species due to the lowering carbonyl stretching frequency by hydrogen bonding$^1$ respectively. Besides, it was demonstrated by X-ray diffraction analysis. The swelling behaviour of LB films in water phase at 23$^{\circ}C$ was observed from the frequency change of the LB films deposited quartz crystal with time. Calcium palmitate LB films has been found to swell substantially in water without flaking, whereas hexadecanol LB films hardly swelled in water. Amount of swelling of calcium palmitate LB films was equivalent to 47 wt.${\%}$ of the dry LB films, which means that ca. 7 water molecules were incorporated per calcium palmitate amphiphile. Chemical structure of calcium palmitate LB film was estimated as [CH$_3$(CH$_2$)$_{14}$COO]$_2$Ca${\cdot}$XH$_2$O, and the hydration number was 1.

m - , p - 크레졸 / 포름알데히드 노볼락 수지의 합성과 물성에 관한 연구

이석규(Seok Kyu Lee),이해원(Hai Won Lee) 한국고분자학회 1992 폴리머 Vol.16 No.6

나노식품의 산업화 동향 및 전망

소대섭 ( Dae Sup So ),이해원 ( Hai Won Lee ) 한국키틴키토산학회 2009 한국키틴키토산학회지 Vol.14 No.1

유기 저항막을 이용한 원자힘 현미경 양극산화 패터닝 기술

김성경(Sung Kyoung Kim),이해원(Hai Won Lee) 한국고분자학회 2006 폴리머 Vol.30 No.3

FTIR-RA 분광법을 이용한 스테아르산 단분자막에서 분자구조의 온도의존성 고찰

김동원,박상래,쥰조 우메무라,사토시 다케다,다케시 하세가와,도오루 다케나카,이해원,Kim, Dong Won,Park, Sang Rae,Umemura Junjo,Takeda Satoshi,Hasegawa Takeshi,Takenaka Tohru,Lee Hai Won 대한화학회 1993 대한화학회지 Vol.37 No.6

물 표면 위의 스테아르산 단분자막을 은을 입힌 유리판에 이전시켜 1층, 3층, 9층 및 21층의 Langmuir-Blodgett(LB) 분자막을 제조하였다. 표면압은 30 mN/m 이었으며 FTIR-RA 분광법을 이용하여 31~72$^{\circ}C$에서 적외선 흡수 스펙트럼을 얻었다. $31^{\circ}C$에서 탄화수소 사슬이 보다 더 수직적인 배향을 나타내고 있었으며 1층의 경우에는 C = O의 피크가 관찰되지 않았다. 이는 은표면에서 이미지 이중극 효과나 금속염을 형성하기 때문으로 본다. 1층과 3층의 경우에는 스테아르산의 트란스 이성질체가 많고 21층의 경우에는 시스형이 많은 것으로 나타났다. 온도 변화에 대한 FTIR-RAS 측정에서 분자층의 수를 증가시키면 사슬의 녹는점이 높아졌으나 1층의 경우는 예외를 나타내는데 이는 1층의 경우 은기판과의 강한 상호작용에 의한 때문이다. 1-, 3-, 9-, and 21-Monolayer Langmuir-Blodgett(LB) films of stearic acid were deposited on silver-coated glass slides at the surface pressure of 30 mN/m. Fourier transform infrared(FTIR) reflection-absorption spectra (RAS) of these LB films were recorded at various temperatures from 31 to $72^{\circ}C.$ The spectra at $31^{\circ}C$ exhibited characteristic features of highly perpendicular orientation of the hydrocarbon chain. In the 1-monolayer LB film, the C=O stretching band was not observed, presumably due to the image dipole effect on the silver surface. In the 1-and 3-monolayer LB films, the trans isomer of stearic acid was prominent, but the cis isomer was dominant in the 21-monolayer LB film. FTIR-RAS measurements at an elevated temperature indicated that the chain melting temperature increases and approached to the bulk melting point with increasing the number of monolayer, except for the 1-monolayer LB film which has a higher melting temperature than the 3-monolayer film due to the strong interaction with the silver substrate.

탄소나노튜브 기반 벌크 소재의 전기적 임피던스 특성을 이용한 생화학 센서용 전극 개발 연구

소대섭 ( Dae Sup So ),허훈 ( Hoon Huh ),김희진 ( Hee Jin Kim ),이해원 ( Hai Won Lee ),강인필 ( In Pil Kang ) 한국공업화학회 2010 공업화학 Vol.21 No.5

본 연구에서는 대량 생산 가능한 센서 전극의 생화학 센서 전극 개발을 위하여 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 복합재료화 공정에 의하여 필름과 나노웹 형태의 벌크 재료로 제작한 후, 이들 전극의 넓은 표면적과 뛰어난 화학적 흡착성을 이용하여 화학적 검출 대상에 노출이 되었을 때 이들로 인한 센싱 특성을 연구하였다. CNT 기반 벌크 전극으로 제작하기 위하여 Nafion을 기저재료로 하는 필름과 PAN 기반의 나노 파이버를 전기방사법에 의하여 제작을 한 후 이들 전극의 화학적 영향에 의한 전기적인 특성 변화 실험을 위하여 버퍼 용액의 정전용량에 대한 전기적 임피던스 요소 값인 저항과 정전용량의 변화를 LCR 계측기로 측정하였다. 생화학센서용 전극으로서 CNT벌크전극의 임피던스 변화 형태가 복합소재 전극의 기저재료에 따라 달리 나타났으며 일정량의 버퍼용액 투여 후에는 변화가 없는 포화상태의 응답을 보였으며 특히, 정전용량이 저항에 비하여 상대적으로 급격하게 큰 변화를 보여 높은 감도 특성을 지니고 있음이 조사되었다. 이들의 전기적인 특성변화는 버퍼 용액의 화학적 성분들이 전극에 흡수 된 후에 CNT에 흡착이 되어 이들의 전기적인 특성을 변화 시키는 것으로 추론된다. To develop chemical and biosensors, this paper studies sensing characteristics of bulk carbon nanotube (CNT) electrodes by means of their electrical impedance properties due to their large surface area and excellence chemical absorptivity. The sensors were fabricated in the form of film and nano web style by using composite process for mass production. The bulk composite electrodes were fabricated with singlewall and multi-wall carbon nanotubes based on host polymers such as Nafion and PAN, using a solution-casting and an electrospinning technique. The resistance and the capacitance of electrodes were measured with LCR meter under the various amounts of buffer solution to study the electrical impedance change properties of them. On the experimental of sensor electrode, impedance characteristics of the composite electrode are affected by its host polymer and nanofiller and its sensing response showed saturated result after applying some amounts of buffer solution for test chemical. Especially, the capacitance values showed drastic changes while the resistance values only changed within few percent range. It is deduced that the ions in the solution penetrated and diffused into the electrodes surface changed the electrical properties of the electrodes much like a doping effect.