21 research outputs found
Production of L-carnitine Enhanced Fermented Quinoa with Rhizopus oligosporus and its Bioactive Properties
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 국제농업기술대학원 국제농업기술학과, 2018. 2. 김도만.Quinoa is a pseudocereal that contains high quality protein, minerals, vitamins, polyphenols, and phytosterols. In this study, quinoa was fermented by Rhizopus oligosporus (R.oligosporus) up to 5 days and degradation of quinoa starch granules were observed with a scanning electron microscope. After optimization of fermentation based on L-carnitine production, L-carnitine and GABA amounts were 3.14 mg/kg and 1.04 g/kg at the third day. Total phenolic contents and total flavonoids contents were 8.0 mg gallic acid (GAE)/100 g and 1.9 mg quercetin equivalent (QE) /100 g for five days fermented quinoa (5F), and 4.1 mg GAE/100 g and 1.3 mg QE/100 g for regular quinoa (NF), respectively. Antioxidant activity (SC50) was 2.3 mg/mL for 5F and 3.6 mg/mL for NF. Nitric oxide production on RAW264.7 macrophages of fermented quinoa revealed 29.3% inhibition of nitric oxide production of NF and 56.4% for 5F, resulting in improvement 1.9 times in anti-inflammatory activity.
Fatty acids composition in fermented quinoa was increasedmyristic acid (68%), palmitic acid (48%), palmitoleic acid (264%), margaric acid (25%), stearic acid (129%), linoleic acid (33%) and linolenic acid (32%), compared to the regular quinoa. As for lipid soluble extract, wound healing effects on scratched HaCaT keratinocyte were enhanced from 24.8% wound closure effects of NL to 67.5% and 58.3% of 3L and 5L, respectively.Introduction 1
1. Quinoa 1
2. L-carnitine 1
3. γ - aminobutyric acid (GABA) 2
4. Rhizopus oligosporus fermentation 2
5. Antioxidant activity of phenolic compounds 3
6. Research perspective of functional quinoa 3
Materials and Methods 5
1. Microbial strain and culture condition 5
2. Preparation of fermented quinoa 5
3. Sample extraction 6
4. Scanning electron microscopy image analyses 6
5. Analyses of L-carnitine and GABA 7
6. Analyses of phenolic acids 8
7. Total phenolic contents analyses (TPC) 9
8. Total flavonoid contents (TFC) analyses 9
9. Determination of DPPH radical scavenging activity 10
10. Cell cytotoxicity tests 11
11. Measurement of nitric oxide production 12
12. GC-FID analyses 13
13. Scratch wound healing assay 13
14. Statistical analyses 14
Results 15
1. Scanning electron microscopic observation 15
2. Ethanol extraction of fermented quinoa 18
3. Analyses of phenolic acids, L-carnitine and GABA 20
4. Total phenol content, total flavonoid contents, and antioxidant activity of quinoa 24
5. Cell viability of RAW264.7 cells 26
6. Nitric oxide production 26
7. GC-FID analyses 28
8. Wound healing effect on HaCaT cells 30
Discussion 32
Conclusion 37
References 38
Abstract in Korean 41Maste
창상치유에 대한 반복 자기장 치료의 유용성
자기장 치료는 현대의학에서 다양한 분야에 적용되고 있다. 이는 선행 연구에서 급성 요통의 완화에서부터 파킨슨병의 치료, 고관절 대체 수술 후 보조치료에 이르기까지 무궁무진한 응용 가능성을 보여주고 있다. 이전의 연구에 따르면 자기장 자극은 창상에 대하여 치료를 촉진시키는 것으로 나타났다. 창상은 넓은 범위의 개념으로, 외상과 같은 외부 요인에 의한 손상에서부터 당뇨병이나 말초혈관 질환 등의 임상 상태에 따른 이차적 발현에 이른다. 선행 연구상 정적 자기장 치료(Static magnetic field, SMF) 및 저주파 파동형 전기자기장 치료(Pulsed electromagnetic field, PEMF) 는 여러 차례의 동물 실험을 통해 창상 치료에 효과가 있는 것으로 나타났다. 이는 자기장 자극이 창상에 적용되었을 때 주변부의 미세 혈류를 증가시키며 해당 세포막의 전류에 영향을 줄 것이라고 추정하나 명확하게 증명되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 쥐의 창상 모델을 설정하여 반복적 전기 자극(Repetitive magnetic stimulation, RMS) 치료를 하였을 때의 창상 치유에 대한 영향을 육안적, 조직학적 뿐만 아니라 조직 주변부의 미세혈류를 육안적으로 평가할 수 있는 레이저 편광 장비를 통하여 객관적으로 분석하는 것을 목표로 한다. 15마리의 8주령 Hairless mice (wild genomic type)를 대상으로 창상 모델을 설정하여 동물 실험 연구를 진행하였다. 실험 대상은 대조군 (n=5), Sham군(n=5), RMS(repetitive magnetic stimulation)군 (n=5) 총 세 분류로 나누었다. RMS군은 반복 자기장 자극 치료(RMS)를 시행하되 sham군은 동일 시간 치료기기에 노출하나 실제로 자기장을 적용하지 않도록 설정하였다. 실험 대상은 시술 전 ketamine 과 Rompun solution의 복강내 주사를 통하여 마취하였고. 이후 실험 대상의 등 부위에 4mm의 punch를 사용하여 균일한 크기의 창상을 4군데 생성하였으며, 이후 만들어진 창상에 대조군, Sham군은 제외하고, RMS 군에만 반복 자기장 치료를 시행하였다. 자기장 치료는 230mT 세기의 disc를 부착하여 시행하였다. (circular coil, 10 Hz, 20 min/day). 자기장 치료는 실험일, 실험일로부터 1,3,5,7일째 시행되었으며, 각 시기에 육안적 분석과 레이저 편광 장비를 통한 분석을 시행하였다. 또한 3, 7일째에 조직학적 분석을 시행하였다. 육안적 분석 결과상 실험 후 5일째, 7일째에서 RMS 군이 다른 두 군에 비하여 상대적 창상 면적이 유의하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 또한 대조군과 Sham 군 간에는 유의한 차이가 없었다. 조직학적 분석 결과에서도 RMS 군이 다른 군에 비하여 상피화가 더 순조롭게 일어났으며, 신-상피가 주변부보다 두껍게 형성된 것을 관찰할 수 있었다. 레이저 편광 분석 역시 각 추적 관찰일 모두에서 미세혈류를 나타내는 레이저 편광 신호가 높게 측정됨을 관찰할 수 있었으며, 이는 실험 후 5, 7 일째에 두드러지는 결과를 확인할 수 있었다. 본 연구는 창상 치유 모델에서 반복 자기장 치료가 창상 치유과정을 성공적으로 촉진함을 보여주고 있다. 이는 선행 연구와 일치하며 이전부터 한계점으로 지적되어 왔던 촉진 기전의 모호함을 레이저 편광 장비를 통해 실제적으로 보여줬다는 것에 강점이 있다. 그러나 적절한 자기장 강도에 대한 분석 및 고찰이 한계점으로 추후 이 점에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.
Magnetic stimulation is applied in various fields in modern medicine. This shows the potential for endless applications ranging from the relief of acute low back pain to the treatment of Parkinson's disease and assistive treatment after hip replacement surgery. Previous studies have shown that magnetic stimulation promotes treatment against wounds. Wound is a wide-range-concept, ranging from damage caused by external factors such as trauma to secondary manifestations according to clinical conditions such as diabetes or peripheral vascular disease. It is assumed that magnetic field stimulation increases the microcirculation of the periphery when applied to the wound and affects the current in the cell membrane, but is not clearly demonstrated. Therefore, this study aims to objectively analyze the effects of repeated magnetic stimulation in wound healing model in mouse. 15 hairless mice (8-week-old male, wild genomic type) was involved in this study. Wound model was made in the back of the hairless mouse with 4mm punch. 4 uniformly sized round wounds were made in each mouse. The mice were divided into three categories: control (n=5), Sham group (n=5), and RMS (repetitive magnetic stimulation) group (n=5). In the RMS group, repeated magnetic field stimulation treatment (RMS) was performed (230mT intensity, circular coil, 10 Hz, 20 min/day), while the sham group was exposed to the treatment device at the same time, but was set not to actually apply the magnetic field. Magnetic field treatment was performed on the 0, 1st, 3rd, 5th and 7th days from the experiment day. Gross photo was taken in each days for measuring the wound size and laser speckle contrast image was performed to evaluate the circulation around the wound. On the 3rd and 7th days, tissue was harvested from the wound for histologic evaluation. As a result of visual analysis, on the 5th and 7th days after the experiment, the relative wound area was significantly reduced in the RMS group compared to control and Sham groups. In addition, there was no significant difference between the control group and the Sham group. In the histological analysis results, it was observed that the RMS group had a faster epithelialization than the other group, and that the neo- epithelium was formed thicker than the other groups. In the laser speckle analysis, enhanced speckle image indicating the microcirculation, was observed on each follow-up day and this enhancement of laser speckle image was more definitely observed on the 5th and 7th days after the experiment. This study shows that repeated magnetic field therapy in the wound healing model successfully promotes the wound healing process. This is consistent with previous studies, and has the advantage of showing the clue of mechanism, which has been pointed out as a limitation in previous studies because of its ambiguity, through laser polarization equipment. However, the lack of adequate analysis and consideration for the optimal strength of magnetic field is a limitation of this study, and it is considered that further studies on this point will be needed in the future.open석
하드웨어 취약점 탐지 및 딥러닝에서 데이터 보호를 위한 연구
학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 전기·정보공학부, 2023. 8. 이병영.사이버 범죄로 인한 해킹, 데이터 탈취 등 위협이 점점 증가함에 따라 사이버 보안 분야가 더욱 많은 관심을 받고 있습니다. 이와 관련하여 다양한 보안 문제에 대한 지속적인 논의가 이루어지고 있습니다. 특히 본 논문에서는 시스템 보안과 관련된 두 가지 연구 주제인 하드웨어 취약점 탐지와 인공지능 학습에서의 학습 데이터 보호에 관해 논의합니다.
먼저, 시스템 보안을 달성하기 위해서는 하드웨어의 무결성이 필수적이므로, 본 논문에서 우선 하드웨어 취약점 탐지에 대한 연구를 소개합니다. 구체적으로, 우리는 두 가지, 취약점 탐지를 위한 프레임워크를 설계했습니다. 첫째로, CPU RTL에서 기능 버그를 찾는 DifuzzRTL(S&P 2021)과 둘째로, CPU에서 일시적 실행 취약점을 찾는 SpecDoctor(CCS 2022)입니다. DifuzzRTL은 CPU 버그를 찾기 위한 자동화된 효율적인 퍼징 프레임워크를 도입하였으며, 우리는 DifuzzRTL을 통해 오픈 소스 RISC-V CPU에서 새로운 버그를 발견하여 DifuzzRTL의 실용성을 입증했습니다. SpecDoctor는 CPU RTL을 기반으로 일시적 실행 취약점을 찾기 위한 첫 번째 퍼징 프레임워크로서, RISC-V CPU에서 새로운 유형의 일시적 실행 취약점을 발견하는 가능성을 보여주었습니다.
두 번째 주제로는 신뢰할 수 없는 인공지능 학습자에게 데이터를 공유할 때 학습 데이터 유출을 방지하는 방법에 대해 연구하였습니다. 위 연구는 특히, 현재 인공지능 산업에서 데이터가 가장 중요한 자산이라는 점에 착안하여 시작하였습니다. 이를 위해 FairLearning (S&P 2024에 제출함)이라는 딥러닝 학습 프레임워크를 설계했습니다. FairLearning은 딥러닝 모델 학습 중 데이터 유출의 현재 위험을 조명하고, 새로운 안전한 딥러닝 학습 구조를 제시합니다. 실제 데이터셋과 모델을 평가한 결과, FairLearning은 성능을 유지하면서 데이터 누출을 최소화하는 것을 보여주었습니다.With ever increasing threats from cyber-criminals, the concerns for cyber-security have increased more then ever before. In this respect, they have fostered ongoing discussions on various security issues. Especially, in this dissertation, we discuss two research topics in system security: vulnerability detection in hardware, and training data protection in deep learning.
First of all, we introduce the researches on detecting hardware vulnerabilities as the integrity of hardware is essential for achieving system security. More specifically, we design two frameworks for detecting the vulnerabilities: i) DifuzzRTL (S&P 2021), which finds functional bugs in CPU RTLs, and ii) SpecDoctor (CCS 2022), which finds transient execution vulnerabilities in CPUs. DifuzzRTL introduces an automatic and efficient fuzzing framework for finding CPU bugs, and we demonstrated the practicality of DifuzzRTL by finding new bugs in open-source RISC-V CPUs. SpecDoctor designs the first fuzzing framework to find transient execution vulnerabilities given CPU RTLs, and it shows the availability by finding new sorts of transient execution vulnerabilities in RISC-V CPUs.
As the second topic, we focus on how to protect against leaking the training data while sharing it to untrusted machine learners. We have studied on this issue because the data has become the foremost asset in current industry of artificial intelligence. To this end, we design FairLearning (w.t.b. accepted to S&P 2024), which is a deep learning framework that minimizes the training data leakages. FairLearning shed light on the current risks of data breaches in deep learning model training, and designs a new secure training. Through the evaluation on real-world datasets and models, FairLearning demonstrated that it minimizes the data leakage while preserving the performance.Abstract 1
Contents 3
1. DifuzzRTL: Differential Fuzz Testing to Find CPU Bugs 1
1.1. Introduction 1
1.2. Background 5
1.3. Motivation 10
1.4. Design 17
1.5. Implementation 30
1.6. Evaluation 31
1.7. Limitation 48
1.8. Related Work 49
1.9. Conclusion 51
2. SpecDoctor: Differential Fuzz Testing to Find Transient Execution Vulnerabilities 53
2.1. Introduction 53
2.2. Background 57
2.3. Challenges in SpecDoctor 62
2.4. Design of SpecDoctor 65
2.5. Implementation 78
2.6. Evaluation 79
2.7. Findings of SpecDoctor 88
2.8. Discussions 94
2.9. Related Work 96
2.10. Conclusion 98
3. FairLearning: Protecting Training Data from Untrusted Machine Learners 99
3.1. Introduction 99
3.2. Background 103
3.3. Motivation 107
3.4. Theoretical Building Blocks 112
3.5. Design of FairLearning 123
3.6. Implementation 128
3.7. Evaluation 132
3.8. Discussion 142
3.9. Conclusion 144
Conclusion 145
Bibliography 146
초록 171
감사의 글 172
List of Tables
1.1. instrumentation overheads for synthetic RTL designs 35
1.2. p-values of the Mann-Whitney U test 36
1.3. Vargha Delaneys A12 measure 36
1.4. Instrumentation overhead for real-world CPU RTLs. 38
1.5. Runtime overheads of register-coverage and mux-coverage for real-world CPU RTLs. 38
1.6. Runtime overheads of register-coverage and mux-coverage for FPGA emulation. The numbers in the brackets are timing constraints for the FPGA bitstream. 42
1.7. A list of newly discovered bugs by DifuzzRTL. DifuzzRTL identified 16 bugs in total, all of those were confirmed by respective vendors. Five of those were assigned with CVE numbers. 44
1.8. Average time to find real-world bugs using each approach. 46
2.1. Transient executions in RISC-V Boom and NutShell discovered by SpecDoctor phase 2. rr: RoB rollback reason, op: opcode of triggering instruction, cpu: found cpu which contains the corresponding transient-trigger instructions (i.e., boom, nutshell, and both). 79
2.2. Timing-change coponents found by SpecDoctor in both RISC-V Boom and NutShell. The partially shows the entire results due to the space limit. 80
2.3. Static and dynamic overheads of SpecDoctor. Numbers in paranthesis show the overheads against the original. 82
2.4. Comparison study of finding transient execution vulnerabilities. All the attacks have accessed secret through a load instruction. 83
2.5. Variants of transient execution vulnerabilities found by SpecDoctor. 84
2.6. Comparison of SpecDoctor versus related works. 96
3.1. Evaluation tasks and datasets for each task. 132
3.2. Specification of the trained target models and the evaluation model for image classification. 135
3.3. BWleakage achieved in each scenario of image classification task. BWleakage of the attacks not possible in each scenario is set 0. All attacks were performed with the best set of parameters to maximize BWleakage. 136
3.4. Model specification for image segmentation task. 136
3.5. Achieved BWleakage in image segmentation task. 136
List of Figures
1.1. Framework of ISA simulation and RTL simulation 7
1.2. Workflow of coverage-guided fuzzing 9
1.3. Two independent FSMs of example memory controller 12
1.4. Schematics of example memory controller 12
1.5. Combined FSM of example memory controller 12
1.6. Workflow of RFuzzs mux coverage 15
1.7. Framework of DifuzzRTL 18
1.8. Input generated by mutator 19
1.9. Algorithm of control register identification. 24
1.10. Register-coverage instrumentation of DifuzzRTL 25
1.11. Workflow of DifuzzRTLs register-coverage 26
1.12. Average time(s) to find bug in synthetic RTL designs 35
1.13. Reached states in synthtetic RTL designs 35
1.14. Mux and register-coverage increments 39
1.15. Register-coverage increment in one iteration. 39
1.16. Register coverage in Mor1kx cappuccino (software simulation 40
1.17. Register coverage in Rocket core (software simulation) 40
1.18. Register coverage in Boom core (software simulation) 40
1.19. Frequency of registers bit values 41
1.20. Register coverage in Rocket core (FPGA emulation) 43
1.21. Register coverage Boom core (FPGA emulation) 43
2.1. Pipeline stages of CPU 58
2.2. CPU micro-architecture 58
2.3. General workflow of differential fuzz testing. 60
2.4. SpecDoctor fuzzer framework 64
2.5. Example attack scenarios on RISC-V ISA. 65
2.6. Configured memory layout and hardware protection. 65
2.7. Logic of DCache in RISC-V Boom CPU 71
2.8. Module containing four timing-change components. 72
2.9. Instrumentation logic 72
2.10. Phase 2 and 3 of SpecDoctor 74
2.11. Mechanism of triggering Boombard bug. 86
2.12. Code snippet of Boombard. 86
2.13. Code snippet of Birgus. 91
3.1. Model fitting procedure and the customizable components 102
3.2. Problem situation of FairLearning 106
3.3. Algorithm for model fitting. 114
3.4. Blackbox of Baseline 118
3.5. Blackbox of FairFunction 118
3.6. Overall framework of FairLearning 122
3.7. Model fitting code example 125
3.8. Constructed AST 125
3.9. Example code for FairLearning 129
3.10. Learning time for each task and model on Baseline, FL-unsafe, and FairLearning 138
3.11. Overhead of FairLearning for data augmentation. 139
3.12. Overhead of FairLearning for parameter update. 139박
CFD를 활용한 코크스 오븐 연소실 내 연소반응 모사
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 공학전문대학원 응용공학과, 2018. 2. 여재익.제철산업에서 코크스 오븐(Coke oven)의 효율적인 운영은 코크스 품질 향상을 통한 고로(Blast furnace)의 안정적 운영과 소비열량 절감을 통한 에너지 절약과 직접 관련되기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 그리고 코크스 오븐의 효율적인 운영을 위해서는 코크스 오븐 연소실(Combustion chamber) 내에서 일어나는 연소반응을 최적으로 관리해야만 한다.
이 연구는 코크스 오븐 연소실 내 연소반응을 최적화하기 위해, 연소실 내에서 일어나는 연소반응을 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 통해 모사하는 연구이다. 이를 위해 코크스 오븐 연소실 중 1개 Flue chamber를 3-D Modeling 하였고, 동시에 연소과정에 대한 지배방정식을 도출하였다. 그 후 상용 CFD Tool인 Ansys Fluent를 활용해 다양한 연소조건에 대응하는 Flue chamber 내 온도분포를 시뮬레이션 하였다.
마지막으로 얻어진 결과물을 실제 코크스 오븐 연소실 내 온도분포와 비교하였고, 이 결과물은 향후 코크스 오븐 연소관리를 위한 자료로 사용될 것이다.제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 1
제 2 절 연구 내용 4
1. 연구 목적 4
2. 연구의 필요성 4
3. 연구 결과물 5
제 2 장 코크스 오븐 시스템 6
제 1 절 코크스 제조 공정 6
제 2 절 코크스 오븐 구조 8
제 3 절 석탄의 건류 11
제 3 장 연소실 연소반응의 수학적 모델링 15
제 1 절 기본 가정 15
제 2 절 지배방정식 17
제 3 절 경계 조건 23
제 4 장 기하학적 모델링 25
제 1 절 연소실 3-D Modeling 25
제 2 절 격자 생성 결과 27
제 5 장 일상 조업에 대한 CFD 모델링 31
제 1 절 Setup of the model 31
제 2 절 모델링 결과 및 검증 34
제 6 장 Case별 시뮬레이션 38
제 1 절 시뮬레이션 Case 38
제 2 절 Case별 시뮬레이션 결과 43
1. 코크스 오븐 가동률 변화 시, 연소실 내 온도분포 변화 43
2. 연소용 Air 유량 증감 시, 연소실 내 온도분포 변화 47
3. Mixed Gas 조성 변화 시, 연소실 내 온도분포 변화 51
제 7 장 결론 56
제 1 절 요약 56
제 2 절 후속 연구 58
참 고 문 헌 59
Abstract 61Maste
시계열 및 패널 데이터 모형에서 변환점 모니터링 및 공정관리에의 응용
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 통계학과, 2017. 2. 이상열.In this thesis, we study three subjects. The first subject study the monitoring procedure to detect a parameter change in GARCH-type models based on the cumulative sum (CUSUM) of score functions as in Gombay and Serban (2009). For illustration, a simulation study is carried out for asymmetric GARCH models. The second subject examines the statistical process control chart used to detect a parameter shift with Poisson integer-valued GARCH (INGARCH) models and zero-inated Poisson INGARCH models. INGARCH models have a conditional mean structure similar to GARCH models and are well known to be appropriate to analyzing count data that feature overdispersion. Special attention is paid in this study to conditional and general likelihood ratio-based (CLR and GLR) CUSUM charts and the score function-based CUSUM (SFCUSUM) chart. The performance of each of the proposed methods is evaluated through a simulation study, by calculating their average run length. Our _ndings show that the proposed methods perform adequately, and that the CLR chart outperforms the GLR chart when there is an increased shift of parameters. Moreover, the use of the SFCUSUM chart in particular is found to lead to a lower false alarm rate than the use of the CLR chart. Finally, the third subject study methods for monitoring parameter change in Panel data models. Here we establish monitoring methods based on eigenvalue for models. We evaluate the performance of the proposed methods through a simulation study and illustrate some empirical analysis.1 Introduction 1
2 Literature Review 9
2.1 Monitoring Procedures 9
2.2 Control Charts 11
2.2.1 Shewhart's Xchart 12
2.2.2 Likelihood ratio charts 13
2.2.3 Average Run Length 14
3 Monitoring Parameter Change for Time Series with Conditional Heteroscedasticity 16
3.1 Conditionally Heteroscedastic Time Series Models 16
3.2 CUSUM monitoring procedure 21
3.3 Simulation results 24
3.4 Concluding Remark 25
3.5 Proof 25
4 Monitoring Parameter Shift with Poisson Integer-valued GARCH Models 32
4.1 CMLE for ZIP INGARCH(1,1) models 32
4.2 Likelihood ratio-based control chart 36
4.3 Score function-based CUSUM chart 40
4.4 Simulation study 43
4.5 Concluding remarks 47
4.6 Proof 48
4.7 Supplementary materials 49
5 Sequential Structural Break Detection in Panel Data Models 83
5.1 De_nitions and assumptions 83
5.2 Sequential Monitoring Procedure 88
5.3 Simulation results 95
Bibliography 101
Abstract in Korean 111Docto
Development of animal models with degenerative brain diseases
노인성 뇌질환 형질전환 동물모델 개발사업KGM461171
양성자 조사가 지르코늄계 비정질 합금의 기계적 물성에 미치는 영향
학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 원자력및양자공학과, 2015.2
,[v, 38 p :]원자력 시스템에서는 고선량, 고온의 험한 조건에서도 성능을 유지하면서 안정적으로 동작하는 것이 중요하다. 지속적인 방사선 조사는 원자력 에너지 시스템 내에서 사용되는 결정질 금속의 내부 원자 단위의 미세 구조에 결함을 만들고, 이에 따라 소성변형을 만드는 전위의 이동을 어렵게 한다. 그 결과로 계속되는 방사선 조사에 의해 결정질 금속 재료는 쉽게 취화된다. 재료의 취화는 취성 파괴를 일으키기 쉽고, 전체 시스템의 작동과 안전성에 중대한 영향을 미치게 되어, 재료의 기계적 안정성을 낮춘다. 원자력 에너지 시스템에서는 재료의 물성 변화가 이와 같은 위험한 문제를 만들 수 있기 때문에 재료의 물성을 파악하고 제어하는 것이 가장 중요하다. 최근에는 나노 기술의 급격한 발전으로 나노 단위에서만 접근할 수 있는 방법들을 이용하여 재료의 물성을 제어할 수 있게 되었고, 차세대 원자력 에너지 시스템에 응용될 수 있는 새로운 물성을 가지는 재료를 개발하기 위해서는 아주 작은 단위에서 재료의 특성을 이해하는 것 또한 매우 중요하다.
그러나 원자력 시스템에서 사용하는 대부분의 결정질 금속과는 달리, 비정질 금속은 전위를 가지고 있지 않아서 다른 형태의 소성 변형 기구를 가진다. 따라서 비정질 금속은 고 에너지속에서 방사선 조사에 의해 결정질 금속과는 다른 거동을 보일 수 있다.
본 논문에서는 지르코늄계 비정질 합금에 양성자를 조사하여 기계적 물성 변화에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 연구하였다. 나노 압축 실험을 하기 위해서 양성자가 조사된 지르코늄계 비정질 합금에 200 nm와 400 nm의 지름을 갖는 두 가지 조건의 나노 기둥을 제작하였다. 압축 실험을 통하여 재료의 변형 특성을 연구한 결과, 양성자가 조사되지 않은 시편과 비교해볼 때, 양성자가 조사된 400 nm 시편에서 소성 변형이 평균 8%, 양성자가 조사된 200 nm 시편에서는 소성 변형이 평균 28%가 증가한 것을 확인하였다.한국과학기술원 :원자력및양자공학과
광반응성기를 포함하는 조절된 블록공중합체의 합성과 자기조립
학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 화학과, 2012.2
,[x, 71 p. :]This thesis deals with synthesis and self-assembly of well-defined block copolymers containing photoresponsive azobenzene groups. Well-defined block copolymers were synthesized through combination of controlled polymerization methods such as chain-growth condensation polymerization (CGCP), atom transfer radical polymerization (ATRP), and reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. Self-assembled nanostructures of the block copolymers and their responsiveness to external stimuli in thin films as well as in solution were investigated.
We investigated the reversible dramatic transmittance modulation as a result of photoinduced aggregation and segregation of self-assembled block copolymer micelles which are composed of well-defined rod-coil diblock copolymers. The block copolymers were synthesized through CGCP of AB type monomers for rod blocks incorporated azobenzene units along the polymer backbone, poly(arylene ether azobenzene) (PAEAz), and subsequent ATRP of vinyl monomers with proper macroinitiators for coil blocks. A nucleophilic aromatic substitution (SNAr) reaction was a key for the synthesis of well-controlled PAEAz by displacement of the leaving group activated by a trifluoromethyl group. In cyclohexane, uniform micellar aggregates of the diblock copolymer were formed as the spherical shape consisted of the core rod and the periphery coil. Irradiated by UV light, the transmittance of the homogenous solution decreased down to ca. 22 %, and became turbid, but returned to a clear solution when exposed to visible light. The solution obstructed incident light whenever a certain amount of UV irradiation was illuminated.
By CGCP of the AB type monomer, we also synthesized well-defined PAEAz and macromonomers by modification of the chain end of the polymers. Comb-coil type block copolymers (CCBPCs) were synthesized through sequential RAFT polymerization of appropriate monomers and macromonomers. Because the designed macromonomers have extended side chains, only two step RAFT polymerizations generated the architecture of CCBPCs. And we also investigated microphase-separated nanostructure of the block copolymer thin films. The polymer thin films exhibited vertically oriented cylindrical morphologies regardless of surface energy that are driven by the architecture to overcome the interactions between the substrates and the polymer chains.
Finally, well-defined amphiphilic block copolymers were synthesized through CGCP of the monomer with hydrophilic poly(ethylene oxide)s (PEOs) macroinitiator. CGCP of the hydrophobic monomer with the hydrophilic coil blocks allowed not only the sysnthesis of well-defined amphiphilic rod-coil type diblock copolymers but also modulation of their hydrophilic-hydrophobic balance (HHB) through the volume fraction of the hydrophobic block. Self-assembly behavior of the well-defined amphiphilic block copolymers was investigated. Poly(arylene ether azobenzene)-block-poly(ethylene oxide)s (PAEAz-b-PEOs) with proper HHB self-assemble into fibrilar network gel in polar solvents such as alcohols. Self-assembled organogelators of PAEAz-b-PEOs containing azobenzene units in the main chain of the hydrophobic rod block reversibly undergo reversible sol-gel transition under irradiation of UV and visible light or thermal treatment. Moreover, molecular recognition of PAEAz and PEO blocks produced the inclusion complexes with different CDs, resulting in turbidity changes of solution.한국과학기술원 :화학과
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