나노갭 에서의 전기장 증폭도 및 터널링 현상에 관한 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 물리·천문학부, 2018. 2. 김대식.In this thesis, I studied strong light-matter interaction in vertically aligned metal-insulator-metal nanogaps. Prepared nanogaps were evaluated by optical transmission measurement, exploiting Kirchhoff integral formalism and interferometric method. The measured optical field enhancements were in the order of ~ 10 and showed Fabry-Pérot resonance behavior coming from the waveguide mode of the nanogap. Due to the strong coupling between light field and metallic nanogaps, the transmitted light or photoluminescence of metal were greatly enhanced. For the field strength across the gap over ~ 1 V/nm regime, quantum tunneling process emerges, and it greatly modifies the optical response of the nanogaps. I measured and quantified the electromagnetically-driven ultrafast tunneling current using conventional electronics, exploiting the macroscopic symmetry of the closed ring barrier. Strong THz pulse was fully-rectified in the ring, and the spatiotemporal dynamics of the THz current was experimentally visualized by the optical probe method. This work will lead to the ultrafast optoelectronics, THz multiplexing, ultra-high bandwidth communications and wireless energy transfer technique.Chapter 1. Introduction. 1 Chapter 2. Fabrication of nanogap samples 3 Chapter 3. Measurement of optical field enhancement in nano gaps 5 3.1 Kirchhoff integral formalism. 5 3.2 In case of negligible direct transmission . 7 3.2.1 Transmission measurement for various gap sizes . 9 3.2.2 Discussion on the resonance behavior. 12 3.3 In case of non-negligible direct transmission 16 3.4 Resonantly enhanced photoluminescence of metal. 21 3.5 Conclusion. 25 Chapter 4. Tunneling phenomena in nanogaps . 27 4.1 THz field and THz time domain spectroscopy 28 4.2 Light as a high-frequency current source 30 4.3 THz tunneling in triangular barriers 33 4.3.1 Theoretical method 36 4.3.2 Tunneling current measurement 38 4.3.3 Modeling triangle current 41 4.3.4 THz tunneling current estimation from THz-TDS 44 4.3.5 Effect of resonant THz field excitation . 45 4.4 Optical probe of THz tunneling current transient 48 4.4.1 Modeling optical response 50 4.4.2 Optical field enhancement. 52 4.4.3 Extracting tunneling duration time 54 4.4.4 Optical probing of spatiotemporal tunneling current 55 4.5 Ultrafast full-wave rectification of THz pulse. 56 4.6 Conclusion. 59 Chapter 5. Conclusion 61 Appendix. 63 A.1 Kirchhoff integral for wide-angle colleciton experiments 63 A.2 Theoretical calculation of electromagnetic fields near the metallic grating composed of 4-layers 68 Bibliography . 73 Abstract in Korean. 79Docto

단백질합성 시작 단계에서 methionyl-tRNA synthetase와 AIMP3/p18의 기능적 의의

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 약학과(의약생명과학전공), 2012. 8. 김성훈.단백질합성효소 (ARSaminoacyl-tRNA synthetase)는 고등생물에서 9개의 ARSs와 3개의 보조인자가 multisynthetase complex (MSC)를 이루고 있으며, 그 중에서 methionyl-tRNA synthetase (MRS)는 methionine을 자신의 상보적인 initiator tRNA에 붙여주는 효소로서 암의 억제효과를 가지고 있는 보조인자인 ARS-interacting multifunctional protein 3 (AIMP3)와 결합하고 있다. 위의 두 단백질이 각각 여러 가지 기능을 가지고 있으나 단백질합성과 관련하여 왜 특이적으로 결합을 하고 있는지 그리고 어떻게 조절하는지 아직 밝혀진 바가 없었다. 본 연구에서는 이 두 단백질이 어떻게 단백질합성에 관여하여 조절하는지 규명하였다. 제 1 단원에서는 단백질합성 및 AIMP3의 암 억제 활성의 조절에 있어서 MRS의 두 가지 역할에 대하여 기술하였다. MRS와 AIMP3는 각각의 GST 유사 부위를 통하여 결합을 하며, 자외선 처리시 그 결합이 떨어지는 것을 확인하였다. 이러한 현상은 general control nonrepressed 2 (GCN2)에 의존적으로 일어나며, GCN2에 의하여 MRS가 662번째 Serine에 인산화되는 것을 볼 수 있었다. 인산화가 된 MRS는 구조변화를 유도하여 AIMP3를 complex에서 놓아주게 되며, 활성 및 전반적인 단백질합성을 줄여주게 됨을 확인할 수 있었다. 또한 자외선과 같은 DNA 손상에 반응하는 eIF2a와 함께 단백질합성 저해를 위해 서로 협력한다는 것을 증명하였다. 이와 같은 기작으로 MRS가 DNA 손상에 관련된 스트레스에 의한 단백질합성 조절 및 암 억제 활성을 조절할 것으로 판단된다. 제 2 단원에서는 AIMP3가 단백질합성 개시 complex로 charged initiator tRNA (Met-tRNAiMet)의 전달을 매개함으로써 단백질합성시작 단계를 조절한다는 것을 기술하였다. MRS와의 결합을 통하여 MSC에 속해있는 AIMP3는 MRS에 의해 charge된 Met-tRNAiMet와 결합한다. 이는 initiator tRNA에 특이적이며, initiator tRNA의 acceptor stem에 결합해 있는 methionine을 인식하여 결합한다. AIMP3와 MRS는 eIF2g와 각각 결합하며, eIF2a와 g가 MRS와 AIMP3와 함께 complex를 형성할 수 있음을 확인하였다. 또한 AIMP3는 MRS와 eIF2g의 결합을 매개하며, 활성화된 eIF2g가 AIMP3와 결합하는 것을 확인하였다. 마지막으로 AIMP3가 위와 같은 현상을 통하여 3중복합인자 (initiator ternary complex) 형성을 조절하고 이를 통하여 전체적인 단백질합성에 관여함을 밝혔다.Aminoacyl-tRNA Synthetases (ARSs) are essential enzymes for protein synthesis which catalyze the attachment of amino acid to their cognate tRNA. In higher eukaryote, nine ARSs is forming multisynthetase complex (MSC) with three non-enzymatic cofactors, called ARS-interacting multifunctional proteins (AIMPs). The several functions of ARSs and AIMPs were reported, including signal transduction, immune response, metabolism and cancer related activities. In MSC, methionyl-tRNA sythetase (MRS) ligates methionine to initiator tRNA for translation initiation, and makes a strong interaction with AIMP3, known to be tumor suppressor. Recently, the importance of MRS in global translational regulation was suggested. Although MRS and AIMP3 have many noncanonical functions, it is unclear that why their specific interaction is needed and how the interaction is affected in translational regulation. In translational regulation, the correlation of ARSs and AIMPs is not well-known. In this study, I elucidated the role of MRS and AIMP3 in global translation. In part 1, dual roles of human MRS was described in the regulation of cytosolic translation and molecular interaction with AIMP3, coupling control of protein synthesis to UV stress. MRS and AIMP3 bound each other via GST homology domain. However MRS was dissociated with AIMP3 under UV irradiation. The dissociation of AIMP3 and MRS depended on General control nonrepressed 2 (GCN2). MRS was phosphorylated by UV-induced GCN2. The phosphorylation of MRS at Ser662 residue induced a conformational change that is propagated to the N-terminal extension, and then led to AIMP3 releasing from MSC. The modification of MRS affected in the binding ability of initiator tRNA. Therefore, global translation was reduced by phosphorylation of MRS. In addition, MRS cooperated with eukaryotic initiation factor 2 alpha subunit (eIF2a) which responses to DNA damage condition such as UV irradiation. As a result, MRS regulated global translation and tumor suppressor activity of AIMP3 from DNA damage by mechanism which was explained in this study. In part 2, I demonstrated that AIMP3 regulates translation initiation by mediating transfer of charged initiator tRNA to initiation complex. In MSC, AIMP3 associated with MRS and charged initiator tRNA (Met-tRNAiMet). AIMP3 specifically interacted with Met-tRNAiMet but not unacylated through the recognition of methionine and acceptor stem. AIMP3 and MRS interacted with eukaryotic initiation factor 2 gamma subunit (eIF2g). Furthermore, AIMP3 mediated association of MRS and active eIF2g Downregulation of AIMP3 reduced ternary complex formation and protein synthesis. As a result, AIMP3 regulated formation of initiation ternary complex, so AIMP3 may regulate the accuracy and efficiency of translation. Through parts I and II, I elucidated role of MRS and AIMP3 as a regulator of translation initiation. MRS phosphorylation was related with DNA damage response and translational inhibition under UV stress. AIMP3 was dissociated from MRS under UV irradiation, thereby inhibiting ternary complex formationthis chain of events led to reduced rate of protein synthesis. This crosstalk may be important to keep the accuracy and efficiency of protein synthesis.INTRODUCTION ----------------------------------------- i ABBREVIATIONS --------------------------------------- iv CONTENTS ------------------------------------------- vii LIST OF FIGURES ------------------------------------- ix Part I. Dual Role of Methionyl-tRNA Synthetase in the Translational Regulation and Translocation of Tumor Suppressor Activity AIMP3/p18 Title ------------------------------------------------ 1 Abstract --------------------------------------------- 2 Introduction ----------------------------------------- 4 Results ---------------------------------------------- 6 Discussion ------------------------------------------ 42 Materials and Methods ------------------------------- 50 Reference ------------------------------------------- 60 Part II. AIMP3/p18 regulates translational initiation by the delivery of methionine through the formation of initiation ternary complex Title ----------------------------------------------- 66 Abstract -------------------------------------------- 67 Introduction ---------------------------------------- 68 Results --------------------------------------------- 71 Discussion ------------------------------------------ 85 Materials and Methods ------------------------------- 89 Reference ------------------------------------------- 94 CONCLUSION ------------------------------------------ 99 국문 초록 -------------------------------------------- 101Docto

A study on factors affecting utilization of Public Service Facilities -Focusing on survey about utilization of Public Sports Facilities-

학위논문 (석사)-- 서울대학교 행정대학원 : 행정학과, 2014. 8. 김순은.전 세계적으로 뿐만 아니라 우리나라에서 역시 마찬가지로 건강에 대한 관심은 이전 어느 때보다 뜨겁다. 뉴스 보도를 통해 웰빙 열풍, 다이어트 열풍 등 우리 사회의 건강에 대한 높은 관심은 하루에도 몇 번씩 확인할 수 있다. 이제는 단순히 건강한 삶을 사는 것을 넘어서서 몸매를 가꾸고 체육활동을 통해 얻을 수 있는 만족감을 충족시키기 위해 많은 사람들이 체육시설을 이용하고 있다. 본 연구에서 활용한 자료에서는 필요 체육시설이 무엇인지에 대한 문항에 70% 이상의 사람들이 공공체육시설이라고 응답했다. 뿐만 아니라 시급히 시설확충과 개선이 필요한 체육시설 역시 공공체육시설이었다. 체육시설 이용자들은 공공체육시설이 더 많이 생기기를 바라고 높은 수준의 서비스를 기대했다. 그렇다면 국민들의 공공체육시설에 대한 시설확충과 더불어 좋은 서비스를 요구하는 현 상황에서 누가 공공체육시설의 담당 주체가 되어 어떻게 대응할 것인가?가 제일 먼저 고려해야 할 문제일 것이다. 체육시설 설치 및 운영에 관한 법률에 따르면 공공체육시설의 설치 및 운영주체는 기초자치단체다. 체육관련 예산의 경우 중앙정부가 중심이 되어 예산을 편성하여 운용하고 있지만 시민들이 직접 체육활동에 참여할 수 있는 간이운동장(마을체육시설) 및 생활체육관에 대해서는 주로 기초자치단체가 운영주체로서 지역특성에 맞는 시설을 공급하도록 되어있다. 현재 공공체육시설 개수와 면적은 이전과 비교했을 때 지속적으로 늘어나고 있는 추세다. 하지만 지역주민들이 선호하는 공공체육시설들이 적절하게 공급되고 있지 않는 것으로 보인다. 따라서 본 논문에서는 공공체육시설 공급정책을 수립하는데 있어 체육시설 이용자들의 특성과 공급 대상의 지역적 특성이 포괄적으로 고려되어야 한다고 주장한다. 지역주민들이 만족할만한 적절한 공공체육시설을 공급하기 위해서는 먼저 기존의 공급과 운영 및 관리에 치우친 공공체육시설 연구의 틀을 깨고 이용자 중심으로 현황을 파악하는 것이 중요하다고 보았다. 따라서 본 연구자는 공공체육시설을 이용하는 사람들이 여러 종류의 많은 체육시설 중에 왜 공공체육시설을 이용하는지 공공체육시설을 이용한다면 어떤 영향요인이 가장 큰 영향을 끼치는지 먼저 현황을 파악할 필요가 있다고 보았다. 본 연구에서는 위와 같은 문제의식을 바탕으로 공공체육시설 이용자들의 이용행태를 분석하기 위해서 현재 공공체육시설 이용자에 대해서 이용에 대한 영향요인 분석을 실시하였다. 분석 자료로는 문화체육관광부의 「2012 국민생활체육 참여 실태조사」를 활용하였다. 공공체육시설 이용 영향요인을 분석하기 위해 두 가지 방법을 사용하였다. 첫째, 체육시설 이용자를 대상으로 공공체육시설과 그 밖에 시설을 이용하는 사람으로 나누어 어떤 영향요인들이 공공체육시설 이용에 영향을 미치는지 분석하였다. 둘째, 공공체육시설 이용자들만을 대상으로 영향요인에 대해서 분석하였다. 독립변수의 구성은 개인적 특성, 시설접근성, 체육활동 참여 특성, 지역 특성으로 나누고 각 특성마다 변수를 세분화하였다. 분석결과 첫째, 이용여부에 대한 영향요인으로 유의미했던 변수는 이용자의 개인적 특성 중 연령과 직업 변수였으며, 그리고 시설 접근성, 체육예산 변수가 공공체육시설에 영향을 주는 요인이었다. 공공체육시설을 이용하는 사람들은 주거지 근거리에 있는 약수터, 등산로에서 걷기 활동에 많이 참여했다. 생활 주거지 주변으로 간단하면서도 간편한 체육시설을 공급이 더 많이 확충되어야 할 것으로 보였다. 그리고 이와 같은 시설들은 연령대가 높을수록 이용률이 높았다. 둘째, 공공체육시설 이용자들을 대상으로 이용횟수에 영향을 미치는 변수는 공공체육시설 이용자의 개인적 특성 중 연령, 직업, 소득이 유의미했고, 시설 접근성, 체육활동 참여 특성, 지역적 특성 변수들이 모두 유의미하게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 연령은 높을수록 이용횟수가 높았으며 직업과 소득은 사무·관리직, 서비스직에 종사하는 고소득층 보다는 기능직 및 단순노무, 전업주무 및 학생 등과 같은 저소득층일수록 이용횟수가 더 높았다. 공공체육시설의 특성상 사용 요금을 내지 않거나 민간 체육시설과 비교했을 때 저렴하기 때문이라고 해석할 수 있었다. 따라서 저렴한 비용으로 체육시설을 이용하고자 하는 시민들의 수요를 확인할 수 있었다. 체육활동 참여 특성으로는 단체종목 이용자와 참여 동반자가 없는 이용자들이 공공체육시설 이용횟수가 많았다. 이는 공공체육시설이 새로운 인간관계를 형성하고 공동체의 구성원으로서 소속감을 부여하는 기회를 제공하기 때문이라고 간주된다. 이와 같은 결과는 각 지역에 공공제육시설을 공급할 시 체육시설의 특징과 시민들의 수요를 고려해야함을 시사한다. 공공체육시설 이용자들의 이용행태를 분석해 본 결과 이용자들의 개인적 특성, 시설 접근성, 지역적 특성의 영향요인들은 각각 체육시설 이용에 유의미하게 영향을 미치고 있었다. 각 지역마다 이런 영향요인들의 정도는 다르게 나타날 것이다. 공공체육시설을 공급하는 주체는 공급자의 입장만 고려해서 시설 공급을 고려할 것이 아니라 지역의 특성, 지역 구성원의 체육활동 참여 특성을 고려해서 시설 공급을 해야 한다고 본다.Intensified interest in health has led to an increase in utilization of sports facilities. Along with this trend, the influence of public sports policy on the public has been dramatically increased. The data used in this study shows that more than 70% of respondents said they need public sports facilities, and they want to exercise at the public sports facilities. Moreover, demand for service improvement and expansion of the public sports facilities was the highest among various sports facilities. The questions of 'which institution is the primary agency dealing with public sports facilities?', and 'what measure should be adopted to respond to demand for quality improvement of public sports facilities' should be the center of the analysis of public sports policy. According to the sports facilities installation and utilization law, local governments are in charge of public sports facilities. This study, however, argues that the supply of the facilities has not been managed properly and ignored characteristics of demand-side. In other words, policy makers should take account of users' individual property and targeted areas' characteristics. Studies on public sports facilities mostly focused on supply-side which resulted in dissatisfaction about the facilities of the public. Careful examination on demand-side should be done for an effective public sports policy. Therefore, this study analyzed factors affecting utilization of public sports facilities. The study conducted a empirical analysis focusing on public sports facilities users with「Survey 2012 Peoples Participation of Physical Activity」from Ministry of Culture, Sports, and Tourism. Independent variables consist of individual characteristics, access to facilities, types of physical activities, and characteristics of area. Two questions were answered in the studyfirst, what factors influenced utilization of public or private sports facilitiessecond, why some people work out at public sports facilities more than others. First, the result shows that significant variables which influence whether to use public facilities or private are age, occupation, access, and each local government' budget for sports policy. Most of all, access to facilities was the most influential independent variable. The most common practices of physical activities among people who use public sports facilities in a residential area were walking and hiking. In that sense, when building new sports facilities, proximity should be the priority and the facility should offer areas for walking and hiking. Another influential variable is age. Older users exercise at public sports facilities more frequently than younger users. The second part of the study examined what factors influence frequency of public athletic facility use. Among individual characteristics, age, occupation, income, access to facilities, types of physical activities, and characteristics of area significantly affected the number of use of the facilities. To be specific, people with no companions exercise at the public facilities more frequently than those with companions. Besides, participating in team sports such as ball games induced more use of the public facilities. This result implies that public sports facilities offer opportunities to meet neighbors and participate in the community. In conclusion, this study asserts that local governments should make efforts to satisfy demand-side for the better use of public facilities.Maste

Feasibility of Real X-Ray Free Electron Laser Facilities for Single Molecule Coherent Scattering

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이온성 액체를 이용한 자가 조립체의 구조 연구

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 물리학과, 2014.2 ,[vi, 51 p. :]Self-assemblies were made with an Ionic Liquid (IL), 1-tetradecyl-3-methylimidazolium chloride ($[C_{14}MIM]Cl$). Crystal structure was formed in alkane solvents by addition of octanol. Crystals grew 1-dimensional rod shape. The growing rate is 7.0 $\pm$ $1.4 day^{-1}$. Crystal growth was maximized in the octane solvent by matching alkyl chain length. Though the length was matched, formation of crystal was failed in an irregular shape solvent, 2-methyloctane. For further analysis, we experimented by varying the $[C_{14}MIM]Cl$ /octanol ratio. And we characterized the crystal structure by indexing the X-Ray Diffraction (XRD). One lattice parameter, $25 {AA}$, consists with the length of $[C_{14}MIM]Cl$. It is interpreted the interdigitated chains between adjacent layers. The lattice parameter to the normal direction of imidazolium ring plane was increased $4 {AA}$ against the one of $[C_{14}MIM]Cl$ powder. It is explained with the interspaced octanol molecule. When we increase amount of water, crystal wasn’t formed. In specific water amount, clear solution was found. The solution was optically transparent and thermodynamically stable during several months. We used Small Angle Neutron Scattering (SANS) technique to investigate the structure of the solution. By fitting data with a Guinier plot in the low q region, the radius of gyration of a microemulsion droplet is $20 {AA}$. In the high q region, scattering intensity falls off slowly than that of sphere. Since the solution is expected to be a w/o (water in oil) microemulsion, scattering intensity can be analyzed by fitting with core-shell model. We have estimated the composition of the core and shell of a microemulsion droplet by measuring the value of Scattering Length Density (SLD) by a contrast matching method to reduce the number of fitting parameters. We discussed the SANS data with the core-shell model of three shapes: sphere, oblate and prolate. SANS intensity was also analyzed with different division of the interior droplet. In prolate case, the exterior size and shape resulted is independent of the way how to divide the interior of microemulsion droplet. We did additional SANS experiments in terms of water. An aspect of microemulsion with change of the water amount is reported. And we tried to match contrast between core and shell by combination of $D_2O$ and $H_2O$.한국과학기술원 :물리학과

Feasibility Studies of Single Molecule Scattering Analysis with X-ray Free Electron Lasers

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Tera-s bonding adsorption of Pyridin on Si(100)-2x1

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방사광 가속기를 이용한 (NH4)2SX 처리 ALGAAS 표면의 X-선 광전자 분광 연구

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