진공과 융합, 나노기술과 생태모방에서 생태문명적 전환으로

여종석(Jong-Souk Yeo) 한국진공학회 2021 진공 이야기 Vol.8 No.3

Cost Effective Fabrication of a Triboelectric Energy Harvester Using Soft Lithography

이준영,성태훈,여종석,Lee, Jun-Young,Sung, Tae-Hoon,Yeo, Jong-Souk The Korean Vacuum Society 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.4

에너지 수확은 우리주변에 존재하는 버려지는 에너지를 유용한 전기에너지로 변환하는 기술이다. 마찰전기 소자는 접촉을 통한 정전기를 유도하는 원리로 동력학적 에너지를 전기에너지로 전환하는 소자이다. 본 연구에서는 소프트 식각 기술을 활용하여 제작 단계를 최소화한 마찰전기 에너지 수확소자를 개발하고, 그 전기적 특성을 측정하였다. 마찰전기를 통한 발전은 마이크로패턴을 통해 마이크로 거칠기를 가진 알루미늄 층과 PDMS 층 사이에서 발생한다. 이때 PDMS 층의 마이크로 패턴은 마스크리스 식각을 통해 만들어진 알루미늄 층의 마이크로 패턴을 소프트 식각법으로 바로 본뜨는 방식으로 제작되었다. 본 소자는 2 V와 20 nA의 발전 성능을 나타낸다. Energy harvesting refers to converting ambient energy from our surroundings, which would be otherwise wasted, into useful electrical energy. A triboelectric energy harvester is a self-charged device for harnessing mechanical energy based on a coupled process of contact charging and electrostatic induction. In this research, we demonstrate simple fabrication of prototype triboelectric energy harvester using soft lithography and its electrical characterization. Triboelectric generation occurs between the two micro patterned layers of Au and PDMS. A micro pattern is simply replicated directly from the bottom layer to the top layer using soft-lithography without an extra transfer process. This generator can produce an output voltage of 2 V and output current of 20 nA.

Optimal Determination of the Fabrication Parameters in Focused Ion Beam for Milling Gold Nano Hole Array

조은별,권희민,이희선,여종석,Cho, Eun Byurl,Kwon, Hee Min,Lee, Hee Sun,Yeo, Jong-Souk The Korean Vacuum Society 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.5

집속 이온빔 장비는 나노크기의 패턴을 제작하는 한 방법이지만, 정밀한 제작은 쉽지 않다. 그러므로 집속 이온빔 장비로 샘플을 제작할 때 고려해야 하는 공정 조건을 정리하여 초보자도 샘플제작이 가능하도록 도움을 주고자 한다. 본 장비로 원하는 나노크기의 패턴을 제작하기 위해서 집속 이온빔 장비의 공정변수들을 최적화 하는 과정이 중요하다. 가공할 때 고려해야 하는 변수에는 빔 전류량(빔 크기)과 도즈(빔 지속시간)가 있다. 도즈를 결정한 후에 패턴을 제작하는데 걸리는 시간과 패턴의 크기를 고려하여 빔 전류량을 선택하면 된다. 여기서 도즈는 제작하려는 나노크기의 패턴의 금속 두께에 따라 결정이 된다. 이 논문에서 최적화한 1 pA의 빔 전류와 $0.1nC/{\mu}m^2$의 도즈의 공정조건에서 100 nm 두께의 금 박막 위에 타원형의 구멍을 정밀하게 제작할 수 있다. Though focused ion beam (FIB) is one of the candidates to fabricate the nanoscale patterns, precision milling of nanoscale structures is not straightforward. Thus this poses challenges for novice FIB users. Optimal determination in FIB parameters is a crucial step to fabricate a desired nanoscale pattern. There are two main FIB parameters to consider, beam current (beam size) and dose (beam duration) for optimizing the milling condition. After fixing the dose, the proper beam current can be chosen considering both total milling time and resolution of the pattern. Then, using the chosen beam current, the metal nano hole structure can be perforated to the required depth by varying the dose. In this experiment, we found the adequate condition of $0.1nC/{\mu}m^2$ dose at 1 pA Ga ion beam current for 100 nm thickness perforation. With this condition, we perforated the periodic square array of elliptical nano holes.

Fabrication of TiO₂ Nanowires Using Vapor-Liquid-Solid Process for the Osseointegration

윤영식,강은혜,윤인식,김용욱,여종석,Yun, Young-Sik,Kang, Eun-Hye,Yun, In-Sik,Kim, Yong-Oock,Yeo, Jong-Souk The Korean Vacuum Society 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.4

In order to improve osseointegration for biomedical implants, it is crucial to understand the interactions between nanostructured surfaces and cells. In this study, $TiO_2$ nanowires were prepared via Vapor-Liquid-Solid (VLS) process with Sn as a metal catalyst in the tube furnace. Nanowires were grown with $N_2$ heat treatment with their size controlled by the agglomeration of Sn layers in various thicknesses. MC3T3-E1 (pre-osteoblast) were cultured on the $TiO_2$ nanowires for a week. Preliminary results of the cell culture showed that the cells adhere well on the $TiO_2$ nanowires. 임플란트와의 골융합을 향상시키기 위해서 세포와 임플란트 표면의 나노구조의 상호작용에 대한 이해가 중요하다. 본 연구에서는 Sn를 촉매로 이용하여 Vapor-Liquid-Solid 법을 이용하여 $TiO_2$ 나노와이어를 튜브 전기로 안에서 질소기체 조건하에서 합성하였다. 이 때 촉매로 사용된 Sn 박막의 두께에 따라 응집된 나노스피어를 이용하여 $TiO_2$ 나노와이어의 크기를 조절하였다. 골융합을 위한 예비 실험으로써, 만들어진 $TiO_2$ 나노와이어 샘플 위에서 조골전구세포(pre-osteoblast)를 1주일간 배양하였고, 세포가 $TiO_2$ 나노와이어에 잘 결합함을 볼 수 있었다.

Optimal Determination of the Fabrication Parameters in Focused Ion Beam for Milling Gold Nano Hole Array

Eun Byurl Cho(조은별),Hee Min Kwon(권희민),Hee Sun Lee(이희선),Jong-Souk Yeo(여종석) 한국진공학회(ASCT) 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.5

집속 이온빔 장비는 나노크기의 패턴을 제작하는 한 방법이지만, 정밀한 제작은 쉽지 않다. 그러므로 집속 이온빔 장비로 샘플을 제작할 때 고려해야 하는 공정 조건을 정리하여 초보자도 샘플제작이 가능하도록 도움을 주고자 한다. 본 장비로 원하는 나노크기의 패턴을 제작하기 위해서 집속 이온빔 장비의 공정변수들을 최적화 하는 과정이 중요하다. 가공할 때 고려해야 하는 변수에는 빔 전류량(빔 크기)과 도즈(빔 지속시간)가 있다. 도즈를 결정한 후에 패턴을 제작하는데 걸리는 시간과 패턴의 크기를 고려하여 빔 전류량을 선택하면 된다. 여기서 도즈는 제작하려는 나노크기의 패턴의 금속 두께에 따라 결정이 된다. 이 논문에서 최적화한 1 pA의 빔 전류와 0.1 nC/μm²의 도즈의 공정조건에서 100 nm 두께의 금 박막 위에 타원형의 구멍을 정밀하게 제작할 수 있다. Though focused ion beam (FIB) is one of the candidates to fabricate the nanoscale patterns, precision milling of nanoscale structures is not straightforward. Thus this poses challenges for novice FIB users. Optimal determination in FIB parameters is a crucial step to fabricate a desired nanoscale pattern. There are two main FIB parameters to consider, beam current (beam size) and dose (beam duration) for optimizing the milling condition. After fixing the dose, the proper beam current can be chosen considering both total milling time and resolution of the pattern. Then, using the chosen beam current, the metal nano hole structure can be perforated to the required depth by varying the dose. In this experiment, we found the adequate condition of 0.1 nC/μm² dose at 1 pA Ga ion beam current for 100 nm thickness perforation. With this condition, we perforated the periodic square array of elliptical nano holes.

Cost Effective Fabrication of a Triboelectric Energy Harvester Using Soft Lithography

Jun-Young Lee(이준영),Tae-hoon Sung(성태훈),Jong-Souk Yeo(여종석) 한국진공학회(ASCT) 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.4

에너지 수확은 우리주변에 존재하는 버려지는 에너지를 유용한 전기에너지로 변환하는 기술이다. 마찰전기 소자는 접촉을 통한 정전기를 유도하는 원리로 동력학적 에너지를 전기에너지로 전환하는 소자이다. 본 연구에서는 소프트 식각 기술을 활용하여 제작 단계를 최소화한 마찰전기 에너지 수확소자를 개발하고, 그 전기적 특성을 측정하였다. 마찰전기를 통한 발전은 마이크로패턴을 통해 마이크로 거칠기를 가진 알루미늄 층과 PDMS 층 사이에서 발생한다. 이때 PDMS 층의 마이크로 패턴은 마스크리스 식각을 통해 만들어진 알루미늄 층의 마이크로 패턴을 소프트 식각법으로 바로 본뜨는 방식으로 제작되었다. 본 소자는 2 V와 20 nA의 발전 성능을 나타낸다. Energy harvesting refers to converting ambient energy from our surroundings, which would be otherwise wasted, into useful electrical energy. A triboelectric energy harvester is a self-charged device for harnessing mechanical energy based on a coupled process of contact charging and electrostatic induction. In this research, we demonstrate simple fabrication of prototype triboelectric energy harvester using soft lithography and its electrical characterization. Triboelectric generation occurs between the two micro patterned layers of Au and PDMS. A micro pattern is simply replicated directly from the bottom layer to the top layer using soft-lithography without an extra transfer process. This generator can produce an output voltage of 2 V and output current of 20 nA.

나노기둥구조 크기가 섬유아세포의 증식 및 alpha-smooth muscle actin (α-SMA)의 발현에 미치는 영향

강은혜(Eun Hye Kang),이상수(Sang Soo Lee),윤영식(Young Sik Yun),이원재(Won Jai Lee),여종석(Jong Souk Yeo),노태석(Tai Suk Roh),윤인식(In Sik Yun) 대한두개저학회 2020 대한두개저학회지 Vol.15 No.2

Backgound : With advances in medicine and materials engineering, biomaterials, such as silicone and titanium are used in many tissue regeneration cases. Many studies are being conducted to confirm the reactivity of cells to various biomaterials. Among these studies, fibroblast proliferation and differentiation are known as important factors related to capsulation. In this study, we attempted to determine how various sized polyurethane acrylate (PUA) nanopillar structures act on fibroblast proliferation and differentiation. Methods : The scaffolds were prepared in four groups: flat and nanopillar (350 nm, 500 nm, 1,000 nm). Flat group was used as a control. To evaluate the effect of scaffolds of nanopillar structures on fibroblasts, quantitatively analyzed for the degree of adhesion, proliferation and alpha-smooth muscle actin (α-SMA) expression of cells. Results : As a result of the MTT assay, the proliferation was lower than that of the flat group in the nanopillar group. As a result of staining, the intensity of F-actin was significantly different from that of the flat group. And the intensity of α-SMA was different from that of the flat group but not significantly. Conclusions : The nanopillar structure of PUA material seems to play a role in inhibiting the proliferation and differentiation of fibroblasts regardless of the size of the structure. This suggests that the use of PUA nanopillar implants may be effective in suppressing fibrosis due to fibroblast proliferation and differentiation.

Fabrication of TiO₂ Nanowires Using Vapor-Liquid-Solid Process for the Osseointegration

Young-Sik Yun(윤영식),Eun-Hye Kang(강은혜),In-Sik Yun(윤인식),Yong-Oock Kim(김용욱),Jong-Souk Yeo(여종석) 한국진공학회(ASCT) 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.4

임플란트와의 골융합을 향상시키기 위해서 세포와 임플란트 표면의 나노구조의 상호작용에 대한 이해가 중요하다. 본 연구에서는 Sn를 촉매로 이용하여 Vapor-Liquid-Solid 법을 이용하여 TiO₂ 나노와이어를 튜브 전기로 안에서 질소기체 조건하에서 합성하였다. 이 때 촉매로 사용된 Sn 박막의 두께에 따라 응집된 나노스피어를 이용하여 TiO₂ 나노와이어의 크기를 조절하였다. 골융합을 위한 예비 실험으로써, 만들어진 TiO₂ 나노와이어 샘플 위에서 조골전구세포(pre-osteoblast)를 1주일간 배양하였고, 세포가 TiO₂ 나노와이어에 잘 결합함을 볼 수 있었다. In order to improve osseointegration for biomedical implants, it is crucial to understand the interactions between nanostructured surfaces and cells. In this study, TiO₂ nanowires were prepared via Vapor-Liquid-Solid (VLS) process with Sn as a metal catalyst in the tube furnace. Nanowires were grown with N₂ heat treatment with their size controlled by the agglomeration of Sn layers in various thicknesses. MC3T3-E1 (pre-osteoblast) were cultured on the TiO₂ nanowires for a week. Preliminary results of the cell culture showed that the cells adhere well on the TiO₂ nanowires.