Investigation of the fullerene formation mechanisms in the gas phase

Master풀러렌 C60는 탄소로 구성된 구형의 물질로, 발견 당시부터 새로운 탄소 물질로 각광 받았다. 약 30년 동안, 풀러렌의 여러 가지 물리적, 화학적인 특성에 기반하여 다양한 응용 방법이 연구되었고, 실질적인 응용을 위해 더 효율적으로 높은 수율과 순도로 풀러렌을 얻을 수 있는 방법들에 대해서도 많은 연구들이 진행되었다. 현재까지 제시된 방법들은 모두 기체 상에서 이루어지는 반응으로, 실제 풀러렌 생산에 이용되고 있지만 풀러렌이 어떤 메커니즘을 따라 형성되는지에 대해서는 여전히 명확히 이해되지 않고 있다. 현재까지 알려진 메커니즘들은 크게 두 가지로 분류할 수 있는데, 하나는 “바텀업” 방식으로 원래의 탄소 물질이 10개 이하의 작은 탄소클러스터 (Cn)들로 조각난 다음, 이 조각들이 다시 합쳐져서 풀러렌이 된다는 것이고, 또 다른 하나는 “탑다운” 방식으로 탄소물질이 원래 가지고 있던 탄소간의 네트워크를 보존한 채, 일부의 탄소-탄소 결합을 끊고 풀러렌을 형성한다는 것이다. 이 두 가지 관점은 서로 대비되는 것으로, 여전히 어느 메커니즘이 타당한지에 대해서는 명확히 이해되지 않고 있다. 따라서, 이번 연구에서는 풀러렌이 형성되는 메커니즘에 대해 이해하기 위해, 레이저 탈착/이온화 질량 분석법 (laser desorption/ionization mass spectrometry, LDI-MS)를 이용해 다양한 크기의 탄소 물질로부터 풀러렌 C60 및 탄소 클러스터 (Cn)들을 생성하고 분석하였다. 우선, 풀러렌 C60을 비롯한 여러 탄소 물질로부터 생성되는 탄소 클러스터를 관찰함으로써, 레이저 탈착/이온화 과정에서 C2가 탄소 클러스터로부터 떨어져 나오거나 더해지는 반응이 활발하게 일어남을 확인할 수 있었다. 다음으로, 작은 크기의 방향족 탄화수소인 트라이페닐렌 (triphenylene, C18H12)과 복층 그래핀 (multi-layer graphene)에서 생성되는 탄소 클러스터 분포의 비교를 통해, 복층 그래핀에서 만들어진 풀러렌은 “바텀업” 방식을 통해 자라는 것이 아닐 것임을 유추할 수 있었다. 추가적인 이론적 계산을 통해 “탑다운” 방식이 “바텀업” 방식보다 에너지적으로도 더 잘 들어맞는다는 것을 볼 수 있어, 복층 그래핀과 같은 큰 탄소 물질로부터는 “탑다운”과 C2 이동을 중심 과정으로 풀러렌 C60를 형성할 것이라고 생각할 수 있었다. 다중벽 탄소 나노튜브 (Multi-walled carbon nanotubes)를 이용한 실험에서도 “탑다운”의 현상이 관찰할 수 있어, 탄소 나노튜브 표면에서도 “탑다운” 방식으로 풀러렌이 형성될 것임을 알 수 있었다. 그런데, 복층 그래핀을 사용했을 때에 비해, C60의 생성 비율이 상당히 높아지는 것을 볼 수 있었다. 이 관찰을 통해, 나노튜브의 내벽에서도 풀러렌 형성 과정이 일어나는데, 이곳에서는 탄소 클러스터의 확산이 억제되어 반응할 수 있는 시간이 훨씬 길기 때문에 많은 클러스터들이 C2 이동의 화학평형 지점인 C60로 많이 전환될 수 있는 것으로 기대할 수 있었다. 본 연구를 통해서, 풀러렌 형성 과정에서 재료로 이용되는 탄소 물질의 크기가 클 때 “탑다운”이 일어난다는 것을 확인할 수 있었으며, 그와 더불어C2 이동이 풀러렌 형성에서 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 특히 다중층 탄소 나노튜브를 이용한 실험에서 C2 이동 반응의 시간이 달라진 현상은 실질적인 풀러렌 생산과 결부 지어 새로운 관점을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.Fullerene, a cage-structured molecule composed of carbon atoms, has received attention in various scientific fields. Numerous studies have demonstrated potential utility of the fullerene for drug delivery, electronic devices, etc. Meanwhile, various methodologies for large-scale synthesis of the fullerene have been developed for its practical application. The methodologies share a common feature that the fullerene formation occurs in the gas phase. Thus, understanding the fullerene formation mechanism in the gas phase is crucial for an efficient synthesis of the fullerene. To understand the fullerene formation, several models have been suggested for 30 years, on the basis of the concept that carbon precursors are broken into small fragments and reassembled to large clusters in the gas phase. These models are classified as “bottom-up” mechanism. However, recent studies demonstrated that graphene sheet can directly wrap into a fullerene (“top-down” mechanism). Thus, questions were raised about the difference between two mechanisms and the factors determining the formation mechanism (bottom-up or top-down). In this study, we investigated the formation process of the fullerene from various carbon precursors, using laser desorption/ionization ion mobility mass spectrometry (LDI-IM-MS). We chose buckminsterfullerene C60, triphenylene (Tri, C18H12), multilayer graphene (MLG), and multi-walled carbon nanotubes (MWNT) as carbon precursors. Carbon cluster (Cn) ions were obtained from the LDI process of the precursors. Then, we further performed computational studies (density functional theory) to support the result in LDI-IM-MS. Our results suggest that the size of carbon precursors affect the direction of the fullerene formation; large precursors (MLG and MWNT) prefer “top-down” process, while small precursors (Tri) follow “bottom-up” process to form fullerene C60. In addition, C2 migration occurs during “top-down” process of the large precursors, and affects the abundance of the fullerene C60. Overall, this study suggests that mechanistic details of “top-down” process depends on the size of carbon precursors and C2 migration occurs during the formation of the fullerene

Improved production of isoprenoids by metabolosome construction

본 발명은 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 유래 레트로트랜스포존 유전자를 이용한 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터, 특히, 이소프레노이드 생산용 연속 대사경로 효소 집합체를 포함하는 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터와 상기 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터로 형질전환된 재조합 균주 또는 파네실 피로포스페이트를 합성하는 효소; 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소;를 발현하는 이소프레노이드 생산용 재조합 균주에 관한 것이다. 또한,본 발명은 상기 재조합 균주를 배양하는 단계를 포함하는 이소프레노이드 생산 방법에 관한 것이다.본 발명은 이소프레노이드 과생산을 위하여 백신에서 각광받고 있는 바이러스유사입자 (virus-like particle)를 형성하는 효모 유래의 레트로트랜스포존인 Ty1을 이용하여 metabolosome을 구축하였는바, 상기 전략을 이용하여 다양한 이소프레노이드에 대해 우수한 생산성을 가지는 발현 벡터 및 재조합 균주를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 이소프레노이드를 높은 효율로 생산할 수 있어 해당 기술분야에서 널리 사용될 것으로 기대된다.국

a Water Permeable Ion Exchange Membrane for Deslaination

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Development of optimized fermentation process for mass production of bioisoprene

발효최적화를 통한 바이오이소프렌 대량생산 배양공정 개발CLC001153

A MICRO-POROUS ION EXCHANGE MEMBRANE FOR DESLAINATION

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A Portable and Battery Powered Seawater Desalination Device by Ion Concentration Polarization

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Self buffered nanofluidic preconcentration device in one straight channel based on ion concentration polarization

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Development of multiplexed concentration device for high throughput analysis based on ion concentration polarization

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고령사회에 대응한 가계의 자산운용 방안

서울대학교 문헌지식정보최고위과정 3기 졸업 논문집우리나라는 2000년에 65세 이상 인구 비중이 7%를 넘는 고령화사회로 진입하였으며, 2026년경에는 동 비율이 20%를 상회하는 초고령사회의 모습을 보일 것으로 전망되고 있다. 프랑스나 미국 등 서구 선진국이 고령화 사회에서 초고령사회로 이행하는 데 100년 내외의 기간이 소요될 것으로 전망되고 있음을 고려하면 우리나라의 고령화 속도는 세계적으로도 유례가 없다고 할 수 있다 고령화 비율 수치는 통계청(2012)에서 인용. . 이렇게 급속히 진행되고 있는 고령화는 우리 사회의 여러 부문에 커다란 영향을 미칠 것으로 예상된다. 무엇보다도 고령화는 경제성장률, 금리, 기업의 생산성 등 거시경제에 커다란 영향을 미칠 것이다. 고정민, 정연승(2002.6)은 고령사회의 도래에 따른 위협 요인으로 국가경제 성장률 둔화, 노인의 일자리 부족, 노인 부양에 따른 국민 부담의 증가, 장기요양시설의 부족, 고령층의 사회와 가족으로부터 소외를 지적하고 있다 고정민, 정연승(2002.6), p11~25 참조. . 이와같이 고령화는 단순한 고령자 인구 증가라는 인구 구조적 변화를 의미하는 것이 아니라 기존의 사회 경제시스템을 뒤바꾸는 커다란 전환점이라고 할 수 있다. 이러한 경제 사회구조의 변화는 자산운용시장에도 커다란 변화를 가져올 것으로 예상된다. 기존의 고성장, 고금리 시대가 종식되고 저성장, 저금리 시대가 도래될 것으로 예상되며, 부동산 불패신화를 지속해온 부동산 가격도 중장기적으로 하락할 것으로 예상된다 우리나라의 경제성장률(실질 국내총생산)은 2010년 6.3%를 달성했지만 2011년에는 3.6%로 하락해 2012년 3분기에는 전년동기대비 1.6%의 저성장을 보이고 있다. 또한 민간 연구기관의 2013년 경제 성장률 전망을 봐도 2%대 저성장을 예상하고 있다(현대경제연구원, 2012.10). 아울러 현재 기준금리도 3% 대 수준으로 저금리기조가 지속될 것으로 예상되고 있다. 부동산 가격(서울/ 수도권의 주택가격)은 2012년 들어 10월까지 2.4% 하락해 2004년 이후 낙폭이 가장 크다(중앙일보, 2012년 11월6일 조간). . 따라서 가계의 자산운용도 새로운 환경변화에 대응해 변화해 나갈 필요가 있다. 무엇보다 현재 가계 자산운용의 문제점이 무엇인지 파악하고 고령화에 따른 가계 자산운용의 방향성에 대해 고찰하는 것은 시기적으로도 매우 절실하다고 할 수 있다

High throughput preconcentration device for immuno-binding application(면역 결합 반응을 위한 고출력 농축 장치)

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