광바이오 박막, 광바이오 나노공정
■ 주소 광주광역시 광산구 첨단중앙로 23 (월계동 864-1) 공학관 2층 광.바이오 박막 실험실
■ 전화 (062)970-0001 ■ FAX (062)970-0001 ■ E-mail silica@nate.com
■ 웹사이트 http://www.nambu.ac.kr
광바이오박막 실험실은 소재지인 광주광역시의 주력산업인 광산업과 바이오를 융합하여 새로운 아이템을 창출하기 위한 연구를 수행하고 있는 실험실이다. 광반응성 산화물을 박막 또는 나노분말 형태로 제조하여 near UV - 또는 Blue-Light용 형광체, 광촉매 및 산화물 전극 등으로 이용 가능한 분야를 연구한 바 있으며, 확보된 기반기술을 Biomaterials, PDT (광역학치료), Bio-sensing 및 DDS(약물전달 시스템) 등에 적용하기 위하여 Osteoconductivity (골유도성), Photoluminescence (광발광) 및 Biocompatibility (생체 적합성) 등의 특성을 평가하고 있습니다
1) Perovskite강유전 박막형성에 의한 임플란트 골유도성 증진
치과용 임플란트로 널리 사용되는 Ti는 우수한 물리화학적 및 기계적 장점에도 불구하고, 골유착성이 좋지 않아 이를 개선하기 위한 수많은 표면처리법이 연구개발 또는 실용화 되어 있지만, 아직까지 절대적으로 완벽한 제품은 출시되고 있지 않다. 본 연구실에서는 이를 해결하기 위하여 임플란트 표면에 강유전 박막인 BaTiO3를 코팅하여 이를 분극 처리하여 박막의 표면에 음이온 형성함으로써 임플란트의 골유도성을 향상시키는 연구를 수행하고 있다. 특히 박막의 도포 시, 나사형 임플란트의 모든 면에 고루 박막을 형성하기 위하여 그림 2와 같이 Electrostatic spraying(정전분무)을 실시하여 박막을 형성한 후, 분극 처리하여 음으로 대전된 박막의 표면을 양으로 대전된 것을 In vitro 시험으로 비교 분석한 결과 음으로 대전된 박막의 표면에서 인간의 뼈와 유사한 성분 (Ca/P=1.6)이 신속하게 유도됨을 확인한 바 있다 (그림 3).
치과용 임플란트로 널리 사용되는 Ti는 우수한 물리화학적 및 기계적 장점에도 불구하고, 골유착성이 좋지 않아 이를 개선하기 위한 수많은 표면처리법이 연구개발 또는 실용화 되어 있지만, 아직까지 절대적으로 완벽한 제품은 출시되고 있지 않다. 본 연구실에서는 이를 해결하기 위하여 임플란트 표면에 강유전 박막인 BaTiO3를 코팅하여 이를 분극 처리하여 박막의 표면에 음이온 형성함으로써 임플란트의 골유도성을 향상시키는 연구를 수행하고 있다. 특히 박막의 도포 시, 나사형 임플란트의 모든 면에 고루 박막을 형성하기 위하여 그림 2와 같이 Electrostatic spraying(정전분무)을 실시하여 박막을 형성한 후, 분극 처리하여 음으로 대전된 박막의 표면을 양으로 대전된 것을 In vitro 시험으로 비교 분석한 결과 음으로 대전된 박막의 표면에서 인간의 뼈와 유사한 성분 (Ca/P=1.6)이 신속하게 유도됨을 확인한 바 있다 (그림 3).
2) LED와 TiO₂촉매 박막 및 silver ion을 이용한 멸균 시스템 제작
현재 전 세계적으로 박테리아를 살균하기 위한 일반적인 살균기의 옵션으로 자외선이 널리 사용되고 있다. 아직까지는 280 nm 파장대의 수은등이 가장 효과적인 살균기 부품으로 인식되어 있지만, 근래에 UV-LED가 연구 개발되면서, LED의 장수명성, 친환경성 및 고에너지 효율 등을 이용하여 수은등의 대안으로 응용이 검토되고 있다. 그러나 살균력에 대한 기본 연구는 대부분 UVC 및 UVB 영역대의 광원에 집중되어 있고, UVA (350~400 nm)대역에 대한 연구는 거의 전무한 형편이다. 시판되고 있는 200~350 nm 대역의 LED는 신뢰성 및 가격 경쟁력 측면에서 아직까지 많은 개선책이 요구되고 있는 형편이다. 따라서, 본 연구실에서는 이를 개선하기 위하여385 nm 광원에 대한 광촉매성이 검증된 TiO2 박막에 살균효과를 배가시킬 수 있는 Ag를 도핑하여 자동차용 에어컨 증발기용 Al 기판위에 코팅한 후, 박막의 살균능력을 375 nm LED를 이용하여 증진시키는 실험을 최초로 시도하였다. UVA 영역대 LED의 살균효과를 증진시키기 위하여 본 연구에서는 광 반응성 Ag-doped TiO2 로 제조하여 UVA-LED 조사에 의한 살균력 변화를 측정하여 확인한바 있다 (그림 4).
산화물 형광체의 박막은 평면 패널 디스플레이에 응용 프로그램에 상단한 관심을 끌었고, 뿐만 아니라 산화물 형광체는 고진공 및 전자 충격에 대하여 화학적 안정성의 장점을 가지고 있지만, 또한 높은 이미지 해상도 및 기판에 강한 접착을 제공하기 때문이다. 박막 형광체의 발광의 효율성이 본질보다 낮으면 그것의 결정화도가 분말보다 훨씬 낮기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해 몇몇의 개발자들이 epitaxial 로 성장한 형광체 단결정을 연구했다. 유리에 무작위로 배향된 다결정 박막에 비해 epitaxial 막의 향상된 발광 강도가 관찰 되었고, 박막 형광체의 성능을 제한하는 결정 입계의 중요한 역할을 드러냈다. 따라서 본 연구실에서는 금속 carboxylate 복합체를 이용한 습식 용액 방법에 의한 SrTiO3 의 단결정 기판에 3mol % 의 Eu 를 도핑 한 BaTiO3 박막의 증착을 연구한다. 박막은 스핀 코팅에 의해 제조되고, 코팅 막을 250℃ 에서 120분간 아르곤으로 예열하여 유기물을 분해 시킨다. 다층 코팅과 예열 후, 생성된 막을 850 ℃ 에서 60분간 아르곤으로 열처리를 하고, 실온으로 냉각했다. 결정화도 및 막의 면내 배향은 고해상 X-선 회절 스캔과 극점도 분석을 사용하여 조사하였다. 박막의 미세 구조는 전자현미경을 사용하여 조사하였다. 실온에서 막의 광루미네센스는 형광 분광 광도계를 사용하여 측정하였다. 850 ℃ 에서 후열 처리 후에 baTiO:Eu 막은 우선적으로 [100] 및 또는 [001] 축이 기판 표면에 수직으로 배향되었다. 기판 표면에 epitaxial 성장은 극점도 분석에 의해 확인되었다. UV 자극에서 epitaxial 로 성장된 막의 광루미네센스 스펙트럼은 선명한 적색발광을 나타내었다..
현재 전 세계적으로 박테리아를 살균하기 위한 일반적인 살균기의 옵션으로 자외선이 널리 사용되고 있다. 아직까지는 280 nm 파장대의 수은등이 가장 효과적인 살균기 부품으로 인식되어 있지만, 근래에 UV-LED가 연구 개발되면서, LED의 장수명성, 친환경성 및 고에너지 효율 등을 이용하여 수은등의 대안으로 응용이 검토되고 있다. 그러나 살균력에 대한 기본 연구는 대부분 UVC 및 UVB 영역대의 광원에 집중되어 있고, UVA (350~400 nm)대역에 대한 연구는 거의 전무한 형편이다. 시판되고 있는 200~350 nm 대역의 LED는 신뢰성 및 가격 경쟁력 측면에서 아직까지 많은 개선책이 요구되고 있는 형편이다. 따라서, 본 연구실에서는 이를 개선하기 위하여385 nm 광원에 대한 광촉매성이 검증된 TiO2 박막에 살균효과를 배가시킬 수 있는 Ag를 도핑하여 자동차용 에어컨 증발기용 Al 기판위에 코팅한 후, 박막의 살균능력을 375 nm LED를 이용하여 증진시키는 실험을 최초로 시도하였다. UVA 영역대 LED의 살균효과를 증진시키기 위하여 본 연구에서는 광 반응성 Ag-doped TiO2 로 제조하여 UVA-LED 조사에 의한 살균력 변화를 측정하여 확인한바 있다 (그림 4).
3) Epitaxial BaTiO₃:Eu film/SrTiO₃ 형광박막 제조 및 특성평가
산화물 형광체의 박막은 평면 패널 디스플레이에 응용 프로그램에 상단한 관심을 끌었고, 뿐만 아니라 산화물 형광체는 고진공 및 전자 충격에 대하여 화학적 안정성의 장점을 가지고 있지만, 또한 높은 이미지 해상도 및 기판에 강한 접착을 제공하기 때문이다. 박막 형광체의 발광의 효율성이 본질보다 낮으면 그것의 결정화도가 분말보다 훨씬 낮기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해 몇몇의 개발자들이 epitaxial 로 성장한 형광체 단결정을 연구했다. 유리에 무작위로 배향된 다결정 박막에 비해 epitaxial 막의 향상된 발광 강도가 관찰 되었고, 박막 형광체의 성능을 제한하는 결정 입계의 중요한 역할을 드러냈다. 따라서 본 연구실에서는 금속 carboxylate 복합체를 이용한 습식 용액 방법에 의한 SrTiO3 의 단결정 기판에 3mol % 의 Eu 를 도핑 한 BaTiO3 박막의 증착을 연구한다. 박막은 스핀 코팅에 의해 제조되고, 코팅 막을 250℃ 에서 120분간 아르곤으로 예열하여 유기물을 분해 시킨다. 다층 코팅과 예열 후, 생성된 막을 850 ℃ 에서 60분간 아르곤으로 열처리를 하고, 실온으로 냉각했다. 결정화도 및 막의 면내 배향은 고해상 X-선 회절 스캔과 극점도 분석을 사용하여 조사하였다. 박막의 미세 구조는 전자현미경을 사용하여 조사하였다. 실온에서 막의 광루미네센스는 형광 분광 광도계를 사용하여 측정하였다. 850 ℃ 에서 후열 처리 후에 baTiO:Eu 막은 우선적으로 [100] 및 또는 [001] 축이 기판 표면에 수직으로 배향되었다. 기판 표면에 epitaxial 성장은 극점도 분석에 의해 확인되었다. UV 자극에서 epitaxial 로 성장된 막의 광루미네센스 스펙트럼은 선명한 적색발광을 나타내었다..
저희 연구실은 현재 1명의 박사과정, 1명의 석사 과정과 1명의 학부 인턴이 있으며, 1명의 박사를 배출하였습니다. 랩 연구원들은 각자의 분야에서 최고가 되기 위하여 열심히 연구하고 있으며, 매년 각종 국내외 학회에 참석하여 연구결과를 전세계에 널리 알리고 있습니다. 또한, 연구원들의 협동과 단합을 위하여 MT, 바비큐 등 다양한 연구외 활동에도 힘쓰고 있습니다.
■ 주소 광주광역시 광산구 첨단중앙로 23 (월계동 864-1) 공학관 2층 광.바이오 박막 실험실
■ 전화 (062)970-0001 ■ FAX (062)970-0001 ■ E-mail silica@nate.com
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광바이오박막 실험실은 소재지인 광주광역시의 주력산업인 광산업과 바이오를 융합하여 새로운 아이템을 창출하기 위한 연구를 수행하고 있는 실험실이다. 광반응성 산화물을 박막 또는 나노분말 형태로 제조하여 near UV - 또는 Blue-Light용 형광체, 광촉매 및 산화물 전극 등으로 이용 가능한 분야를 연구한 바 있으며, 확보된 기반기술을 Biomaterials, PDT (광역학치료), Bio-sensing 및 DDS(약물전달 시스템) 등에 적용하기 위하여 Osteoconductivity (골유도성), Photoluminescence (광발광) 및 Biocompatibility (생체 적합성) 등의 특성을 평가하고 있습니다
1) Perovskite강유전 박막형성에 의한 임플란트 골유도성 증진
치과용 임플란트로 널리 사용되는 Ti는 우수한 물리화학적 및 기계적 장점에도 불구하고, 골유착성이 좋지 않아 이를 개선하기 위한 수많은 표면처리법이 연구개발 또는 실용화 되어 있지만, 아직까지 절대적으로 완벽한 제품은 출시되고 있지 않다. 본 연구실에서는 이를 해결하기 위하여 임플란트 표면에 강유전 박막인 BaTiO3를 코팅하여 이를 분극 처리하여 박막의 표면에 음이온 형성함으로써 임플란트의 골유도성을 향상시키는 연구를 수행하고 있다. 특히 박막의 도포 시, 나사형 임플란트의 모든 면에 고루 박막을 형성하기 위하여 그림 2와 같이 Electrostatic spraying(정전분무)을 실시하여 박막을 형성한 후, 분극 처리하여 음으로 대전된 박막의 표면을 양으로 대전된 것을 In vitro 시험으로 비교 분석한 결과 음으로 대전된 박막의 표면에서 인간의 뼈와 유사한 성분 (Ca/P=1.6)이 신속하게 유도됨을 확인한 바 있다 (그림 3).
치과용 임플란트로 널리 사용되는 Ti는 우수한 물리화학적 및 기계적 장점에도 불구하고, 골유착성이 좋지 않아 이를 개선하기 위한 수많은 표면처리법이 연구개발 또는 실용화 되어 있지만, 아직까지 절대적으로 완벽한 제품은 출시되고 있지 않다. 본 연구실에서는 이를 해결하기 위하여 임플란트 표면에 강유전 박막인 BaTiO3를 코팅하여 이를 분극 처리하여 박막의 표면에 음이온 형성함으로써 임플란트의 골유도성을 향상시키는 연구를 수행하고 있다. 특히 박막의 도포 시, 나사형 임플란트의 모든 면에 고루 박막을 형성하기 위하여 그림 2와 같이 Electrostatic spraying(정전분무)을 실시하여 박막을 형성한 후, 분극 처리하여 음으로 대전된 박막의 표면을 양으로 대전된 것을 In vitro 시험으로 비교 분석한 결과 음으로 대전된 박막의 표면에서 인간의 뼈와 유사한 성분 (Ca/P=1.6)이 신속하게 유도됨을 확인한 바 있다 (그림 3).
2) LED와 TiO₂촉매 박막 및 silver ion을 이용한 멸균 시스템 제작
현재 전 세계적으로 박테리아를 살균하기 위한 일반적인 살균기의 옵션으로 자외선이 널리 사용되고 있다. 아직까지는 280 nm 파장대의 수은등이 가장 효과적인 살균기 부품으로 인식되어 있지만, 근래에 UV-LED가 연구 개발되면서, LED의 장수명성, 친환경성 및 고에너지 효율 등을 이용하여 수은등의 대안으로 응용이 검토되고 있다. 그러나 살균력에 대한 기본 연구는 대부분 UVC 및 UVB 영역대의 광원에 집중되어 있고, UVA (350~400 nm)대역에 대한 연구는 거의 전무한 형편이다. 시판되고 있는 200~350 nm 대역의 LED는 신뢰성 및 가격 경쟁력 측면에서 아직까지 많은 개선책이 요구되고 있는 형편이다. 따라서, 본 연구실에서는 이를 개선하기 위하여385 nm 광원에 대한 광촉매성이 검증된 TiO2 박막에 살균효과를 배가시킬 수 있는 Ag를 도핑하여 자동차용 에어컨 증발기용 Al 기판위에 코팅한 후, 박막의 살균능력을 375 nm LED를 이용하여 증진시키는 실험을 최초로 시도하였다. UVA 영역대 LED의 살균효과를 증진시키기 위하여 본 연구에서는 광 반응성 Ag-doped TiO2 로 제조하여 UVA-LED 조사에 의한 살균력 변화를 측정하여 확인한바 있다 (그림 4).
산화물 형광체의 박막은 평면 패널 디스플레이에 응용 프로그램에 상단한 관심을 끌었고, 뿐만 아니라 산화물 형광체는 고진공 및 전자 충격에 대하여 화학적 안정성의 장점을 가지고 있지만, 또한 높은 이미지 해상도 및 기판에 강한 접착을 제공하기 때문이다. 박막 형광체의 발광의 효율성이 본질보다 낮으면 그것의 결정화도가 분말보다 훨씬 낮기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해 몇몇의 개발자들이 epitaxial 로 성장한 형광체 단결정을 연구했다. 유리에 무작위로 배향된 다결정 박막에 비해 epitaxial 막의 향상된 발광 강도가 관찰 되었고, 박막 형광체의 성능을 제한하는 결정 입계의 중요한 역할을 드러냈다. 따라서 본 연구실에서는 금속 carboxylate 복합체를 이용한 습식 용액 방법에 의한 SrTiO3 의 단결정 기판에 3mol % 의 Eu 를 도핑 한 BaTiO3 박막의 증착을 연구한다. 박막은 스핀 코팅에 의해 제조되고, 코팅 막을 250℃ 에서 120분간 아르곤으로 예열하여 유기물을 분해 시킨다. 다층 코팅과 예열 후, 생성된 막을 850 ℃ 에서 60분간 아르곤으로 열처리를 하고, 실온으로 냉각했다. 결정화도 및 막의 면내 배향은 고해상 X-선 회절 스캔과 극점도 분석을 사용하여 조사하였다. 박막의 미세 구조는 전자현미경을 사용하여 조사하였다. 실온에서 막의 광루미네센스는 형광 분광 광도계를 사용하여 측정하였다. 850 ℃ 에서 후열 처리 후에 baTiO:Eu 막은 우선적으로 [100] 및 또는 [001] 축이 기판 표면에 수직으로 배향되었다. 기판 표면에 epitaxial 성장은 극점도 분석에 의해 확인되었다. UV 자극에서 epitaxial 로 성장된 막의 광루미네센스 스펙트럼은 선명한 적색발광을 나타내었다..
현재 전 세계적으로 박테리아를 살균하기 위한 일반적인 살균기의 옵션으로 자외선이 널리 사용되고 있다. 아직까지는 280 nm 파장대의 수은등이 가장 효과적인 살균기 부품으로 인식되어 있지만, 근래에 UV-LED가 연구 개발되면서, LED의 장수명성, 친환경성 및 고에너지 효율 등을 이용하여 수은등의 대안으로 응용이 검토되고 있다. 그러나 살균력에 대한 기본 연구는 대부분 UVC 및 UVB 영역대의 광원에 집중되어 있고, UVA (350~400 nm)대역에 대한 연구는 거의 전무한 형편이다. 시판되고 있는 200~350 nm 대역의 LED는 신뢰성 및 가격 경쟁력 측면에서 아직까지 많은 개선책이 요구되고 있는 형편이다. 따라서, 본 연구실에서는 이를 개선하기 위하여385 nm 광원에 대한 광촉매성이 검증된 TiO2 박막에 살균효과를 배가시킬 수 있는 Ag를 도핑하여 자동차용 에어컨 증발기용 Al 기판위에 코팅한 후, 박막의 살균능력을 375 nm LED를 이용하여 증진시키는 실험을 최초로 시도하였다. UVA 영역대 LED의 살균효과를 증진시키기 위하여 본 연구에서는 광 반응성 Ag-doped TiO2 로 제조하여 UVA-LED 조사에 의한 살균력 변화를 측정하여 확인한바 있다 (그림 4).
3) Epitaxial BaTiO₃:Eu film/SrTiO₃ 형광박막 제조 및 특성평가
산화물 형광체의 박막은 평면 패널 디스플레이에 응용 프로그램에 상단한 관심을 끌었고, 뿐만 아니라 산화물 형광체는 고진공 및 전자 충격에 대하여 화학적 안정성의 장점을 가지고 있지만, 또한 높은 이미지 해상도 및 기판에 강한 접착을 제공하기 때문이다. 박막 형광체의 발광의 효율성이 본질보다 낮으면 그것의 결정화도가 분말보다 훨씬 낮기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해 몇몇의 개발자들이 epitaxial 로 성장한 형광체 단결정을 연구했다. 유리에 무작위로 배향된 다결정 박막에 비해 epitaxial 막의 향상된 발광 강도가 관찰 되었고, 박막 형광체의 성능을 제한하는 결정 입계의 중요한 역할을 드러냈다. 따라서 본 연구실에서는 금속 carboxylate 복합체를 이용한 습식 용액 방법에 의한 SrTiO3 의 단결정 기판에 3mol % 의 Eu 를 도핑 한 BaTiO3 박막의 증착을 연구한다. 박막은 스핀 코팅에 의해 제조되고, 코팅 막을 250℃ 에서 120분간 아르곤으로 예열하여 유기물을 분해 시킨다. 다층 코팅과 예열 후, 생성된 막을 850 ℃ 에서 60분간 아르곤으로 열처리를 하고, 실온으로 냉각했다. 결정화도 및 막의 면내 배향은 고해상 X-선 회절 스캔과 극점도 분석을 사용하여 조사하였다. 박막의 미세 구조는 전자현미경을 사용하여 조사하였다. 실온에서 막의 광루미네센스는 형광 분광 광도계를 사용하여 측정하였다. 850 ℃ 에서 후열 처리 후에 baTiO:Eu 막은 우선적으로 [100] 및 또는 [001] 축이 기판 표면에 수직으로 배향되었다. 기판 표면에 epitaxial 성장은 극점도 분석에 의해 확인되었다. UV 자극에서 epitaxial 로 성장된 막의 광루미네센스 스펙트럼은 선명한 적색발광을 나타내었다..
저희 연구실은 현재 1명의 박사과정, 1명의 석사 과정과 1명의 학부 인턴이 있으며, 1명의 박사를 배출하였습니다. 랩 연구원들은 각자의 분야에서 최고가 되기 위하여 열심히 연구하고 있으며, 매년 각종 국내외 학회에 참석하여 연구결과를 전세계에 널리 알리고 있습니다. 또한, 연구원들의 협동과 단합을 위하여 MT, 바비큐 등 다양한 연구외 활동에도 힘쓰고 있습니다.
■ 주소 광주광역시 광산구 첨단중앙로 23 (월계동 864-1) 공학관 2층 광.바이오 박막 실험실
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대한민국
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남부대학교 의료공학과 (학교)
연락처
062-970-0110 http://opt.nambu.ac.kr/fml/prof.htm
책임자
황규석 silica@nate.com
