블록공중합체 마이셀과 마이셀-무기 조합체의 구조 및 그 변화

학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 화학생물공학부(에너지환경 화학융합기술전공), 2020. 8. 차국헌.Self-assembly of block copolymer micelles (BCMs) in selective solvents is well-understood phenomenon after decades of fundamental researches, and yet recent studies with novel block copolymer designs have demonstrated structural and dynamic behaviors of BCMs beyond the classical understanding. Simultaneously, strategies that use BCMs as building blocks for hybrid structures or nanocomposites has received great attention in a couple of decades for the purpose of extraordinary material properties, mimicking the protein-inorganic hybrids ubiquitous in nature. Therefore, it is essential to make connections between the fundamentals of BCM assembly and the design principles of hybrid structures involving BCMs. This dissertation addresses impact of a distinct molecular motif at block copolymers on the structures and dynamics of self-assembled micelles and an illustrative hybrid structure made from the interactions between BCMs and inorganic materials. The underlying theme across the studies is to emphasize the importance of knowledge on the structural evolution of BCMs in making precisely engineered nanomaterials. The first part of this dissertation presents characterization and interpretation of the micellar structures and the relaxation dynamics using diblock copolymers where long fluoroalkyl side-chains are attached to a specific block. The bottlebrush chain architecture causes large stiffness on the fluoroalkyl block, forcing it to be strongly stretched within the core of spherical micelles in a solvent selective to the non-fluoroalkyl block. Unconventional scaling relationships between sizes of the core and the corona and the length of fluoroalkyl block are found, suggesting that this notable stiffness of the core block induces deviation from the classical thermodynamic theory of BCMs. Another consequence of the bottlebrush architecture is the absence of entanglement and the abundance of free volume within the core domain, which facilitates the internal relaxation of chain within the core. As a result, equilibration of the model diblock copolymer is substantially fast, which leads to the rapid preparation of highly monodispersed BCMs. A quantitative measurement of the relaxation kinetics was made using contrast matched small-angle neutron scattering technique, which proves fast chain exchange between BCMs with bottlebrush core block. Hence, the impact of bottlebrush architecture at the core block is found to be significant in that the dependence of BCM structures on its length and the relaxation kinetics are quite different from those of linear, flexible block copolymers. The second part presents hybrid structures involving BCMs, namely, bio-mimicking nanocomposite of BCMs and mineral crystals. Herein, BCMs are allowed to adsorb at the surface of inorganic materials via electrostatic interaction. Such adsorption brings about the occlusion of BCMs in growing mineral crystals, where the occlusion density appears to be important in determining resultant toughening effect of the occluded minerals. Charge density of the corona affects the strength of the BCM adsorption at the mineral surface, whereas Brownian diffusion of BCMs affects the collision frequency at the growing mineral crystals. Thus, by controlling pH and hydrodynamic size of BCMs, the crystals experience from unperturbed growth to partial blockage of growing site (occlusion) to adsorption-induced growth inhibition in the order of increasing adsorption density. These results indicate that BCMs with precisely controlled structure could serve as versatile building blocks for hierarchical nanostructures with unprecedented mechanical properties.지난 수십 년간의 기초 연구를 통해 블록공중합체 마이셀(Block copolymer micelle; BCM)의 자기조립에 대한 이해가 증진되어 왔으나, 새롭게 디자인된 블록공중합체를 이용한 최근의 연구 사례들은 기존의 이론으로 설명되지 않는 구조적 및 동역학적 특성을 지니는 BCM을 선보이고 있다. 한편, 자연계에서 발견되는 단백질-무기질 복합체를 본따, 우수한 물성을 갖는 조합체나 나노복합체를 구현하기 위해 BCM을 이용하는 연구 역시 활발히 진행되고 있다. 따라서, BCM 자기조립 현상에 대한 지식과 마이셀 유래 조합체의 형성원리 간의 연관성을 깊이 있게 이해하는 것이 중요하게 되었다. 본 학위논문에서는 블록공중합체의 독특한 분자모티프가 자기조립된 마이셀의 구조와 동역학에 미치는 영향 및 BCM과 무기질 간의 상호작용에 의한 조합구조의 예시를 다룬다. 이러한 연구들을 관통하여, 정확히 제어된 나노소재를 위해 BCM의 구조변화에 대한 지식을 활용하는 것의 중요성을 강조하고자 한다. 본 학위논문의 첫 부분에서는 한 쪽 블록에 긴 플루오르알킬 곁사슬이 달린 이중블록공중합체의 마이셀 구조와 완화 동역학을 소개한다. 플루오르알킬 곁가지에 의한 병솔(Bottlebrush)형 사슬구조는 블록에 상당한 사슬 경도(Stiffness)를 수반하며, 블록공중합체 자기조립을 통해 불용성 용매 상에서 구형 마이셀의 내핵을 이룰 때의 플루오르알킬 사슬은 그 경도로 인해 강하게 신장(Stretching)된다. 또한, 플루오르알킬 사슬의 길이에 따른 마이셀의 내핵과 코로나(Corona) 크기의 스케일링 관계식은 고전적인 열역학적 이론에서 벗어난 것으로 관찰되며, 이러한 비전형성은 불용성 병솔형 블록의 사슬 경도로부터 유래하였다. 병솔형 사슬구조의 사슬 경도로부터 유래하는 또 다른 결과는 사슬 얽힘(Entanglement)이 거의 없고 자유부피(Free volume)가 크다는 점인데, 이로 인해 병솔형 사슬은 선형 사슬에 비해 신속한 동역학적 특성을 보이며 내핵 내부에서의 완화(Relaxation) 역시 빠르다. 따라서, 본 병솔형 블록공중합체 시스템의 평형 이동 시간은 매우 신속하여 짧은 시간 안에 균일한 BCM을 제작할 수 있다. 단차맞춤(Contrast-matched) 소각 중성자 산란기법을 이용해 완화 동역학을 정량적으로 측정한 결과, 실제로 병솔형 사슬이 내핵을 이루는 BCM의 사슬 교환이 빠름을 확인하였다. 이를 통해, 병솔형 사슬이 내핵을 이루는 자기조립체는 그 구조적 거동과 완화 동역학이 신축성 있는 선형 블록공중합체의 그것과 매우 상이함을 확인하였다. 두 번째 부분에서는 BCM을 수반한 조합구조의 예시로 BCM과 광물(Mineral) 결정의 자연모사 나노복합체를 소개한다. BCM은 정전기적 상호작용을 통해 무기질의 표면에 흡착하며, 흡착된 BCM은 나아가 성장하는 광물 결정 내부에 함입될 수 있고, 이렇게 유기질이 함입된 광물은 함입 밀도에 따라 파쇄강도(Fracture Toughness)가 증강된다. BCM의 코로나 전하 밀도에 의해 BCM 흡착 세기가 달라지는 한편, BCM의 브라운확산은 성장 중인 광물 결정과의 충돌빈도에 영향을 미친다. 따라서, pH와 BCM의 수동역학적(Hydrodynamic) 크기를 조절함에 따라, 결정은 흡착 밀도가 증가하는 순서대로 (1) 방해받지 않는 상태의 성장과 (2) 성장지점의 부분적인 봉쇄와 그로 인한 함입을 거쳐 (3) 완전한 성장 억제를 겪는다. 이러한 연구 결과는, 정밀한 구조 제어를 거친 BCM을 다층적 조합구조를 만들기 위한 단위소재로 활용할 수 있으며, 이를 통해 전례 없는 물성을 지니는 나노소재를 구현할 수 있음을 시사한다.Chapter 1. Introduction ........................................................................... 1 1.1. Historical Background ........................................................................ 1 1.2. Motivation of Research ...................................................................... 9 Chapter 2. Structures of Bottlebrush Fluoroalkyl Block Copolymer Micelles 11 2.1. Introduction ...................................................................................... 11 2.2. Experimental Section ....................................................................... 14 2.3. Results and Discussion ..................................................................... 23 2.3.1. Preparation and Characterization of PF-b-PC Block Copolymer Micelles ..................... 23 2.3.2. Effect of PF Core Block Stiffness on the Structure of Block Copolymer Micelles .............. 27 2.4. Summary .......................................................................................... 34 Chapter 3. Chain Exchange Kinetics of Block Copolymer Micelles with Bottlebrush Core Block ... 35 3.1. Introduction ...................................................................................... 35 3.2. Experimental Section ....................................................................... 38 3.3. Results and Discussion ..................................................................... 47 3.3.1. Relaxation dynamics of bottlebrush polymer PF.................. 47 3.3.2. Dynamics of chain exchange in block copolymer micelles with bottlebrush core block .............. 51 3.4. Summary .......................................................................................... 58 Chapter 4. Nanocomposite Formation through Interactions Between Block Copolymer Micelles and Crystallizing Minerals ............................ 59 4.1. Introduction ...................................................................................... 59 4.2. Experimental Section ....................................................................... 62 4.3. Results .............................................................................................. 70 4.3.1. Nucleation and growth of CaSO4•0.5H2O crystals in evaporating droplets ................ 70 4.3.2. Anisotropic adsorption and growth retardation of PAA .......................................... 72 4.3.3. Adsorption and occlusion of PS-b-PAA BCMs ................... 83 4.4. Discussion ........................................................................................ 91 4.4.1. Mechanisms of diffusion-limited adsorption of PAA and PS-b-PAA BCMs for the retardation of crystal growth ....................... 91 4.4.2. Effect of structures of macromolecular additives on the retardation of crystal growth ........................................................... 92 4.5. Summary .......................................................................................... 94 Conclusions ................................................................................ 95 Bibliography ......................................................................... 98 국문 초록 .......................................................................... 103Docto

A study on broadband source localization in ocean acoustic waveguide

In SONAR(Sound Navigation and Ranging), passive localization of sound sources in range and depth are important issues. It has long been known that multi-modal dispersion in a shallow water waveguide degrades the performance of localization by conventional plane-wave beamforming. This is due to the advent of spurious effects unique to the waveguide environment, such as multiple peaks and beam spreading in the beam output. Attempts, on the other hand, have been made to localize sources in ocean waveguides by exploiting multi-modal interference using methods such as matched field processing(MFP). Apart from being computationally expensive, MFP techniques require accurate knowledge of the wave propagation environment. They are susceptible to large systematic errors from mismatch when adequate environmental information is not available. The range of a source in a ocean waveguide can sometimes also be estimated by the simpler waveguide invariant method, which employs only incoherent processing of acoustic intensity data as a function of range and bandwidth. It is convenient to apply the concept of waveguide invariant . This has earlier been shown to be useful for explaining interference patterns of broadband signals. In this thesis we proposed that instantaneous and computationally inexpensive source range estimation method. The proposed method requires neither a priori knowledge of environmental parameters nor multiple modes in the received field. In the proposed method we introduced a concept of the slope of modal interference patterns show that the information of source range. So, we analyzed the single sensor spectrogram then compare the ratio of between source range and positioned sensors. Then we estimated the trajectory of moving source and demonstrated the results of computer simulation. This thesis is organized as follows : Section 2 overviews the underwater acoustic propagation model. In Section 3, array invariant source range estimating method is described. In Section 4, the proposed method is described, and simulation results are discussed. Finally Section 5 gives conclusions and future works.제 1 장 서론 = 1 제 2 장 수중 음파 전달 모델링 = 4 2.1 수중 음파 전달 특성 = 4 2.2 채널 전달 함수 추정 = 9 제 3 장 배열 불변성 이론에 기반한 음원 거리 추정 기법 = 14 3.1 배열 불변성 이론 = 14 3.2 모의 시뮬레이션 및 결과 분석 = 20 제 4 장 스펙트로그램의 간섭패턴을 이용한 거리추정 기법 = 29 4.1 모드 간섭과 음향 도파관 불변 이론 = 29 4.2 음원의 거리에 따른 간섭 패턴 = 34 4.3 제안된 거리 추정 알고리즘 = 37 4.4 거리 추정 결과 분석 = 40 제 5 장 결론 = 45 참고 문헌 = 4

2018-2019년 Uganda Malaria Indicator Survey 자료를 이용하여

연구배경: 우간다는 말라리아 발생률 전 세계 3위, 사망률 7위로 말라리아로 인한 질병부담이 높은 국가이다. 우간다 정부와 보건부는 말라리아 유병률을 감소시키기 위해 살충 모기장·방충망 이용, 실내 잔류 스프레이 사용과 같은 말라리아 통제프로그램 정책을 시행하고 있다. 그러나 우간다의 기후와 지형이 지역별로 상이한 특징을 가지고 있고 말라리아는 기후와 환경적 요인에 영향을 많이 받는 질병이므로 우간다의 말라리아 정책은 사회경제적, 인구학적 요인뿐만 아니라 기후환경과 같은 지역적 요인도 함께 고려해야 할 필요가 있다. 연구목표: 본 연구는 개인 수준과 지역 수준의 계층적 자료로 구분된 2018-2019 우간다 말라리아 지표조사자료(MIS)를 이용하여 다수준 분석을 실시하고 말라리아 통제프로그램과 말라리아 신속진단검사결과의 연관성을 파악하고자 한다. 연구방법: 우간다 57개 도시 집락(cluster)과 174개의 시골 집락에 거주하는 15-49세 여성 1,942명을 대상으로 수행하는 단면연구이다. 결과변수는 말라리아 신속진단검사결과(‘양성’, ‘음성’)인 범주형 변수이며 개인수준과 지역수준의 위계적 자료라는 점을 고려하여 다수준 로지스틱 회귀분석 (Multilevel Logistic Regression)을 수행하였다. 통계적 검증방법으로 기초통계분석, 카이제곱분석, 상관분석, 일반 로지스틱 회귀분석, 다수준 로지스틱 회귀분석을 실시하였다. 종속변수는 말라리아 신속진단검사결과이며, 독립변수는 개인수준(연령, 종교, 문맹률, 말라리아 지식, 말라리아 메시지 노출여부, 12개월 이내 살충 스프레이 사용여부, 취침용 모기장 소유, LLIN 모기장 사용, 빈혈수준, 발열여부, 경제적 수준, 어머니의 교육수준, 가족수, 화장실 유형, 식수원, 거주지)과 지역수준(식생지수, 지표온도, 강우량, ITN 보급률, 인구밀도, 지역별 평균교육수준)으로 구분하였다. 본 연구에 활용한 프로그램은 SAS 9.4이다. 연구결과: 말라리아 신속진단검사결과가 양성으로 나타난 사람은 전체 연구대상자 1942명 중 417명(16.98%)이었다. 그 결과, 주 변수인 말라리아 통제프로그램 변수인 ‘12개월 이내 실내 살충 스프레이 사용여부’와 ‘LLIN 모기장 사용여부’가 유의수준 95%에서 결과변수와 통계적으로 유의한 관계를 갖는 변수로 나타났다[IRS= OR:0.23, 95%CI=0.12-0.46, LLIN: OR=0.68, 95%CI=0.47-0.99]. 그 외 개인 변수 중 통계적으로 유의한 변수는 개인 수준에서 경제적 수준 [‘낮음’: OR=0.56, 95%CI=0.35-0.90, ‘높음’: OR=0.33, 95%CI=0.17-0.68, ‘매우 높음’: OR=0.12, 95%CI=0.03-0.44], 어머니의 교육수준 [‘중등교육’ OR=0.48, 95%CI=0.24-0.96], 발열여부[OR=2.02 95%CI=1.37-2.97], 빈혈수준[‘경증’: OR=1.70 95%CI=1.13-2.55, ‘보통’: OR=3.85, 95%CI=2.58-5.75, ‘중증’ OR=7.14, 95%CI=2.33-21.86]로 나타났으며, 지역 수준에서 지표온도 [OR=128, 95%CI=1.09-1.49], 강수량[OR=1.02, 95%CI=1.01-1.03], ITN 보급률[OR=1.77, 95%CI=1.19-2.64]이 결과변수인 말라리아 신속진단검사결과에 통계적으로 유의한 관계를 갖는 변수로 나타났다. 연구결론: 분석에 포함되었던 주요 변수인 말라리아 통제 프로그램 중 실내 살충 스프레이와 LLIN 모기장 사용이 유의수준 95%에서 유의한 결과를 보인 이유는 우간다 정부의 지속적인 관심과 중재개입 성공이라고 여겨진다. PRECEDE 진단단계 중 역학적 진단요인인 ‘빈혈수준’과 ‘발열여부’가 매우 높은 연관성을 보였는데 그 중 빈혈이 심해질수록 말라리아 검사결과가 양성으로 나타날 오즈는 약 7배나 증가했다. 따라서, 정부는 우간다의 가임기 여성을 대상으로 발열과 빈혈과 같은 대표적인 임상 증상에 대해 교육하고 감염 예방법으로 말라리아 통제프로그램 이용 확대를 위한 중재개입전략 수립의 필요성을 시사한다.Objectives: Malaria infection is still a high burden of disease in Uganda and has remained a leading public health problem in the country. In this regard, the main purpose of this study was to identify and examine associative factors that have influenced the result of a rapid diagnostics test in Uganda using 2018-2019 Malaria Indicator Survey(UMIS). This study, therefore, aimed to investigate the prevalence and factors associated with RDT result on individual and environmental level in Uganda. Methods: This study used the Malaria Indicator Survey for 2018-2019 provided and collected by the United States Agency for International Development (USAIDS). The outcome variable was malaria rapid diagnostic test survey results(negative or positive) and the main explanatory variable was as follows: Individual level includes age, literacy, mother’s education, religion, malaria knowledge, heard/seen message about malaria, wealth, members of household, type of toilet facility, source of drinking water, residence, fever, anemia level, IRS, use LLIN, own mosquito net and Environmental level consists of rainfall, land surface temperature, enhanced vegetation index, population density, ITN coverage, average mother’s education level. A multilevel logistic regression model was conducted using SAS 9.4 and to identify individual and community level determinants of RDT result during lactation. Results: From the findings of this study, the vulnerability of an Ugandan woman to malaria infection decreased as ‘Has dwelling been sprayed against mosquitoes in the last 12 months’ and ‘Use LLIN’. Other major significant factors were: the presence of anemia and fever history in women, wealth level, mother’s education level. Also, land surface temperature, ITN coverage, rainfall was significantly associated with the increased risk of malaria disease and infection. Conclusion: Individuals with wealth conditions, education level, fever and anemia level are positively associated with malaria infection. Improving malaria control programs such as spraying anti-malaria to the house and LLIN are effective means of reducing the risk of malaria. Since Female household members are vulnerable groups to the risk of malaria, infectious disease management and announcement of prevention methods against malaria has been essential to design improved strategic intervention for the reduction of malaria epidemic in Uganda.제1장 서론 1 제1절 연구배경및필요성 1 1. 말라리아질병개요 1 2. 말라리아 전 세계현황 2 3. 말라리아 주요 통제프로그램과 목표 3 4. 다수준 분석의 필요성 5 제2절 연구목적 7 제2장 선행문헌 고찰 8 제1절 말라리아 통제프로그램과 건강결과 8 제2절 말라리아 감염과 다수준 분석 9 제3절 말라리아 감염에 미치는 영향요인 11 제3장 연구방법 16 제1절 연구자료 및 대상 16 1. 연구지역 16 2. 연구자료 18 3. 연구대상 20 제2절 연구변수 22 1. 종속변수 23 2. 독립변수 23 제3절 분석방법 27 제4절 윤리적 고려 31 제4장 연구결과 32 제1절 다수준 분석 결과 32 1. 기초통계분석 결과 32 2. 연구대상자의 특성에 따른 말라리아 신속진단검사결과의 관계 39 3. 상관분석 결과 43 4. 개인수준 로지스틱 회귀분석결과 46 5. 다수준 로지스틱 회귀분석 결과 49 1) 다수준 로지스틱 회귀분석 결과 49 2) 말라리아 신속진단검사결과와 지역간 차이 분석 54 제5장 결론 및 고찰 56 제1절 연구결과에 대한 고찰 56 제2절 연구의 의의 및 한계 58 제3절 결론 및 제언 60 참고문헌 62 Abstract 70석

(A) study on the clinical decision making of home healthcare nurses

학위논문(박사) --서울대학교 대학원 :간호학과(간호학전공),2010.2.Docto

퍼지로직 적용 PID제어에 의한 멀티형 열펌프의 용량조절에 관한 연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :기계공학과,2000.Maste

(The)Effects of dorsoventral patterning genes on neuronal and glial cell development in drosophila

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :과학교육과 생물전공,2007.Maste

발광 미생물 균주를 이용한 산업 폐수의 독성 평가

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :생명과학부,2002.Maste

I. 산화와 환원반응 촉매들의 효과적 재사용 연구 II. 탄소 나노튜브의 작용기 도입과 응용에 관한 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 화학부, 2011.2. 김병문.Docto

제2형 당뇨병 소아 및 단순 비만 소아에서 minimal model을 이용한 인슐린 감수성 당유용성 및 췌도세포의 인슐린 분비능의 측정

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :의학과 소아과학전공,1998.Maste