초록 ▼

- 본 연구를 통하여 0차원 나노유체의 표면장력이 고차원 유체와 다름을 세계 최초로 실험적으로 증명하였다. 1나노미터 크기의 물방울을 원자힘 현미경을 이용해 생성 및 표면장력을 측정하였으며, 이 결과는 구름에서의 응결핵 생성 등의 설명에 중요하게 이용될 수 있다.
- 작은 크기의 0차원 나노유체를 탐지하기 위해 본 연구단에서는 수정진동자 기반 비선형 미세진동 측정 센서를 개발하였다. 이 기술은 유체 연구의 범위를 넘어서서 지진계 센서와 같은 실질적 응용이나 비선형 현상의 새로운 연구 주제를 개척하였다.
- 화학 및 생물

- 본 연구를 통하여 0차원 나노유체의 표면장력이 고차원 유체와 다름을 세계 최초로 실험적으로 증명하였다. 1나노미터 크기의 물방울을 원자힘 현미경을 이용해 생성 및 표면장력을 측정하였으며, 이 결과는 구름에서의 응결핵 생성 등의 설명에 중요하게 이용될 수 있다.
- 작은 크기의 0차원 나노유체를 탐지하기 위해 본 연구단에서는 수정진동자 기반 비선형 미세진동 측정 센서를 개발하였다. 이 기술은 유체 연구의 범위를 넘어서서 지진계 센서와 같은 실질적 응용이나 비선형 현상의 새로운 연구 주제를 개척하였다.
- 화학 및 생물 분야에서 널리 이용되는 표면 증강 라만 분광법 (SERS)을 0차원 나노유체 연구에 도입하여, 나노크기에 집속된 물 분자가 상온에서 얼음으로 존재함을 발견하였다. 이는 본 연구가 물리 분야를 넘어서 다른 분야로의 확장성을 가짐을 보여준다.
- 본 연구주제를 통하여, 3년간 총 17편의 논문과 3건의 특허를 출원(1건 출원 완료, 2건 출원 진행중)하였다.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose
Through the first stage of this project, we conducted basic research for the study of 0D nanofluidics. Unlike fluids with higher dimensions, 0D nanofluids have both viscosity and elasticity in nanoscale. Thus it is necessary to develop fundamental techniques. Our research in the current s

Purpose
Through the first stage of this project, we conducted basic research for the study of 0D nanofluidics. Unlike fluids with higher dimensions, 0D nanofluids have both viscosity and elasticity in nanoscale. Thus it is necessary to develop fundamental techniques. Our research in the current stage has the following goals. (1) Study of the unique properties of 0D nanofluids, (2) consistent and repeatable production and realization of 0D nanofluids, (3) computer simulation of 0D nanofluids. In the first stage of this project, we hope to lay the foundation for the study of basic properties of nanofluids so that various applications can be explored in the future.

contents
In the first stage, we studied three different forms of 0D nanofluidic systems(nanomenici, nanobubbles, nanoinks) by realizing these systems in a reliable fashion and measuring physical properties. In order to study nanoscale fluids, we needed to develop experimental techniques that work at molecular scale. As a consequence, we developed atomic force microscopy, TERS(tip enhanced Raman spectroscopy) and some other techniques for nanofluids.
- Realization of 0D nanofluids: nanomenici, nanobubbles and nanoinks can be produced on demand. We developed technologies related to AFM, STM and nanopen. We can produce 0D nanofluids that are smaller than 10nm on various substrates.
- Measurement of physical properties: Mechanical properties can be measured using AFM, and other unique properties can be measured using Raman spectroscopy. Our study indicates that nanofluids have different surface tension than bulk liquids, and nanofluids in fact become solids under certain conditions even at room temperature.
- Theoretical studies and simulations: Via molecular dynamics simulations and density functional theory calculations, we simulated 0D systems and studied their properties. We were able to study sub-nanometer systems using simulations.

Developement results
- Scientific Discovery: Through this research program, our group has for the first time successfully proved that the surface tension of 0D nanofluids differ from conventional fluids. Using atomic force microscopes we were able to create water droplets as small as 1nm and measure their surface tension. The results is crucial to understanding various natural phenomena such the creation of cloud condensation nuclei.
- Development of new nanotechnologies: In order to probe 0D nanofluids, our group developed a highly sensitive nonlinear vibration sensor based on quartz tuning forks. Not being limited to fluid research, this technology has been shown to be applicable to practical applications including seismometers. Also, it pioneered a new field in the study of nonlinear phenomena.
- Interdisciplinary studies: We have successfully applied Surface Enhanced Raman Spectroscopy(SERS) to 0D nanofluids, which is widely used in chemistry and biology. It enabled us to discover that, when confined at the nanoscale, water molecules can exist as ice even at room temperature. This finding signifies how our research can be extended to other fields.
- Publications and patents: We have published 17 academic papers and acquired three patent.

Expected Contribution
Our achievements enable not only a reliable production of nanofluids, but also measurement of their mechanical and molecular properties, which is on par with or exceeds the capabilities of the leading groups in the field. They are also expected to help the study of condensation nuclei and intracellular fluids. We hope to extend our scope of study based on the techniques we developed in the first phase. In the second phase, we are planning to develope a “Lab on a Nanofluid”, which includes applications of 0D nanofluids and collaboration with various high-value industries.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발 목표 및 내용 ... 7
• 가. 최종목표 ... 7
• 나. 단계목표 ... 7
• 다. 당초 목표의 수정․보완(중요 연구변경) 사유 ... 7
• 라. 2단계 연차별 연구목표 및 내용 ... 8
• 2. 연구 추진전략 및 방법 ... 9
• 가. 연구 추진전략 ... 9
• 나. 연구 추진방법 ... 9
• 3. 주요 연구개발결과 ... 13
• 가. 계획대비 달성도 ... 20
• 나. 대표적 연구업적(5건 이내) ... 26
• 다. 현 단계 달성된 연구결과의 세계적 연구 위상 ... 27
• 라. 기타 계획하지 않은 연구성과 ... 27
• 마. 연구역량 향상 정도 ... 28
• 바. 세계적 연구리더로서 연구책임자의 성장 정도 ... 28
• 4. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 28
• 5. 연구개발성과 현황 ... 30
• 6. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설․장비 현황 ... 38
• 7. 기타사항 ... 38
• [별첨1] 대표연구업적 ... 39
• 끝페이지 ... 51