구면 이각형의 내접 타원에 대한 연구

윤세인(Yun, Sein),신민규(Shin, Mingyu),박세희(Park, Sehui),조영민(Cho, Youngmin) 한국과학영재교육학회 2021 과학영재교육 Vol.13 No.3

이 연구는 2021 청소년 과학탐구 동아리에서 수행한 연구 결과를 바탕으로 이루어졌다. 평면에서 정의되는 타원의 광학적 성질을 이용하여 삼각형의 내접 타원 및 평행사변형의 내접 타원에 대해 탐구한 선행연구를 통해 구면에서 정의되는 타원도 광학적 성질을 가지는지, 광학적 성질을 가지면 이를 이용하여 구면에서 정의되는 다각형의 내접 타원에 대해 탐구할 수 있을지에 대해 의문점을 갖게 되었다. 따라서 이 연구에서는 구면 타원이 광학적 성질을 가지는지를 탐구하고, 이를 이용하여 구면 이각형의 내접 타원의 존재성, 내접 타원의 개수 등에 대해 탐구하였다. 이 연구를 통해 다음과 같은 연구 결과를 얻을 수 있었다. 첫 번째, 구면 타원의 초점은 내부에 한 쌍, 외부에 한 쌍 존재하고 그 두 쌍은 구의 중심에 대해 대칭 관계에 있음을 논리적으로 증명하였다. 두 번째, 구면 타원이 평면에서의 타원과 같이 광학적 성질을 만족함을 확인할 수 있었다. 즉, 접점과 두 초점을 잇는 두 측지선과 구면 타원의 접선 사이의 각도가 서로 같음을 논리적으로 증명하였다. 세 번째, 구면 이각형의 내접 타원의 한 초점과 구면 이각형의 두 변에 대해 대칭 관계인 두 점의 구면 위의 수직이등분선 위에 다른 초점이 있음을 발견하고 이를 논리적으로 증명하였다. 마지막으로 구면 이각형의 내접 타원이 항상 존재하며, 내접 타원의 개수가 무수히 많이 존재함을 확인할 수 있었다. 이 연구 결과인 구면 타원의 성질 및 구면 이각형의 내접 타원의 성질이 다양한 실생활에 활용되길 기대한다. This study originated from the results of a study conducted by the 2021 Youth Science Club (YSC). This study was based on the thoughts whether the spherical ellipse also has optical properties, and if it has, whether it can be used to find properties of spherical inscribed ellipse of the polygon. Those have derived from previous study that researched about inscribed ellipse of triangles and parallelogram defined in a plane using the optical properties of ellipses defined in a plane. Therefore, through this study, we proved whether spherical ellipses have optical properties, and explored about the existence and the number of spherical inscribed ellipses of digon. Through this study, the following research results were obtained: First, the foci of a spherical ellipse exist in a pair inside and outside, and that the two pairs are in a symmetric relationship with respect to the center of the sphere. Second, it was confirmed that the spherical ellipse satisfies the optical properties like the ellipse in the plane. That is, it was logically proved that the angle between the tangent at a point on the spherical ellipse and the two geodesic lines connecting the junction and the two foci are the same. Third, we found and proved that there is one focus of the inscribed ellipse of the spherical digon and the other focus on the perpendicular bisector on the sphere of two points that are symmetrical with respect to the two sides of the spherical digon. Finally, it was checked that the inscribed ellipse of a spherical digon always exists, and the number of inscribed ellipses is infinitely large. It is expected that the results of this study, the properties of the spherical ellipse and spherical inscribed ellipse of the spherical digon, would be utilized in various real life situations.

금-시드 은 나노 막대의 광학 성질에 대한 이산 쌍극자 근사 계산

곽우섭,류설 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.9

We employed discrete dipole approximations to calculate the optical properties, such as the absorption, scattering, and extinction of noble-metal nanorods and found that the optical properties could be controlled by using the number of constituent metal elements. When a gold seed was grown with commensurate amounts of silver to a nanorod, the optical properties of the nanorod were found to be between those of pure gold and pure silver nanorods with the same structures. This study suggests that, with a subtle modulation of the permittivity of metal containing nanorods, the optical properties of the nanorods can be fine-tuned for practical applications. 본 연구에서는 이산 쌍극자 근사 계산법을 통하여 귀금속 나노 막대의흡수, 산란, 그리고 소광의 광학 성질이 입자를 구성하는 금속의 수와종류에 따라 조절될 수 있음을 확인하였다. 금-시드에 상응하는 양의은을 성장시킬 경우 광학 성질은 나노 막대가 각각 완전히 Au과 Ag일때의 값 중간에 위치하였으며, 크기와 모양이 주어진 입자일 경우 두금속의 혼합 또는 분리에 따라 나노 입자의 광학 성질이 달라짐을 알 수있었다. 이러한 결과는 금속 나노 입자의 광학적 성질이 그것의 크기,모양, 그리고 입자를 이루는 물질의 유전율 함수의 조율을 통하여 조절될수 있음을 시사한다.

금속 표면의 전위가 표면 플라즈몬 공명 특성에 미치는 영향에 대한 연구

정인태,권주성,박영준,Jeong, Intae,Kwon, Jooseong,Park, Young June 한국광학회 2014 한국광학회지 Vol.25 No.2

표면 플라즈몬 공명 (SPR) 센서에서 금속 전극에 전압을 걸었을 경우, 표면에 여기 되는 전기장에 의해 전하가 쌓이게 된다. 이는 금속 표면의 광학적 성질과 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 야기시킨다. 본 논문에서는 그에 대한 검증을 위해 다양한 산도 조건의 수용액 하에서 금속에 전압을 걸었을 때의SPR 각도 변화를 측정하였고, 누적 전하량과 공명 각도에 대한 의존성을 그렸을 때 수용액의 산도에 관계없이 일치함을 확인 하였다. 이 관계를 설명하는 기존의 공간전하층(SCL) 모델과 비교해보고 실험결과와 어긋나는 부분과도 잘 맞는 수정된 SCL 모델을 제시하였다. 이 결과는 표면 플라즈몬 공명 센서의 응용과 금속박막의 광학적 성질에 대한 연구에 기여할 거라 기대된다. When voltage is applied on the metal layer of a surface plasmon resonance (SPR) sensor, electric field excitation causes charge accumulation on the metal surface. This alters not only the optical properties of the metal but also the SPR angle. In this study we investigate this effectby performing experiments using solutions of various pH values, and we obtain the relation between total surface charge and SPR angle. The curves for the various pH conditions become coincident. We compare our results to those from an earlier space charge layer (SCL) model, and suggest a modified SCL model which explains our result well. This result will be useful in applications of SPR sensors, and in studying the optical properties of thin metal layers.

니켈 치환된 스피넬 LiMn₂O₄ 박막의 구조적, 광학적 성질

이중한(Jung Han Lee),김광주(Kwang Joo Kim) 한국진공학회(ASCT) 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.5

졸-겔(sol-gel) 방법을 이용하여 스피넬(spinel) 구조를 가지는 LiNixMn2-xO₄ 박막을 x = 0.9 까지 합성하였다. 니켈 치환된 박막은 작은 x 값에서는 cubic 구조가 유지되지만, x ≥ 0.6 범위에서는 tetragonal 구조로 상전이가 일어남이 발견되었다. 이와 같은 cubic-tetragonal 상전이는 low-spin (t2g?, eg¹ 상태를 가지는 N³?(d?) 이온이 팔면체 자리를 차지하게 됨으로써 나타나는 Jahn-Teller 효과에 의한 것으로 해석된다. 이와 같은 Ni 이온들은 +3 및 +2의 원자가를 가지고 존재함이 X-ray photoelectron spectroscopy 분석을 통하여 확인되었다. LiNixMn2-xO₄ 박막들에 대하여 가시광선-자외선 영역에서 spectroscopic ellipsometry(SE)를 이용하여 광학적 성질을 조사하였고, 그 결과 분석을 통하여 화합물 전자구조에 대하여 고찰하였다. SE 측정된 유전함수 스펙트럼은 주로 전하이동(charge-transfer, CT) 전이(transition)에 의한 넓은 에너지 영역을 가지는 1.9, 2.3, 2.8~3.0, 3.4~3.6 eV 근처의 흡수구조 들로 이루어져 있는데, O²?에서 Mn⁴? 이온의 t2g (1.9 eV)와 eg (2.8~3.0 eV)로의 전이 즉, O²?(2p) → Mn⁴?(3d) 및 O²?에서 Mn³? 이온의 t2g (2.3 eV)와 eg (3.4~3.6 eV)로의 전이 즉, O²?(2p) → Mn³?(3d) 등에 의한 것으로 해석된다. 또한, 1.6, 1.8, 1.9 eV 부근에서 관측된 좁은 에너지 영역의 흡수구조 들은 팔면체 Mn³? 이온 내에서의 d- d 결정장(crystal-field) 전이에 의한 것으로 해석된다. 이러한 흡수구조는 Ni 치환량이 증가함에 따라 그 강도가 감소한다. x = 0.6의 경우 eg 상태와 관련된 CT 전이구조 들이 t2g 상태와 관련된 전이구조 들에 비하여 큰 폭으로 감소하는데 이것은 Jahn-Teller 효과에 의해서 격자상수가 tetragonal 구조로 확장됨에 따라 eg 상태와 O²?(2p) 상태 간의 파동함수 중첩이 감소한 것에 기인하는 것으로 해석된다. Spinel LiNixMn2-xO₄ thin films were synthesized up to x = 0.9 by a sol -gel method employing spin-coating. The Ni-substituted films were found to maintain cubic structure at low x but to exhibit tetragonal structure for x ≥ 0.6. Such cubic-tetragonal phase transition indicates that Ni³?(d?) ions with low-spin (t2g?, eg¹) state occupy the octahedral sites of the compound, thus being subject to the Jahn-Teller distortion. By x-ray photoelectron spectroscopy both Ni²? and Ni³? ions were detected. Optical properties of the LiNixMn2-xO₄ films were investigated by spectroscopic ellipsometry (SE) in the visible-ultraviolet range. The measured dielectric function spectra by SE mainly consist of broad absorption structures attributed to charge-transfer (CT) transitions, O²?(2p) → Mn⁴?(3d) for 1.9 (t2g) and 2.8~3.0 eV (eg) structures and O²?(2p) → Mn³?(3d) for 2.3 (t2g) and 3.4~3.6 eV (eg) structures. Also, sharp absorption structures were observed at about 1.6, 1.7, and 1.9 eV, interpreted as due to d-d crystal-field transitions within the octahedral Mn³? ion. The strengths of these absorption structures are reduced by the Ni substitution. Rapid reduction of the CT transition strength involving the eg states for x = 0.6 is attributed to the reduced wavefunction overlap between the eg and the O²?(2p) states due to the tetragonal extension of the lattice constant by the Jahn-Teller effect.

전이금속 원소가 치환된 준강자성체 T<SUB>0.2</SUB>Fe<SUB>2.8</SUB>O₄(T = V, Cr, Mn) 화합물의 광학적 성질 분석

김광주(Kwang Joo Kim) 한국자기학회 2011 韓國磁氣學會誌 Vol.21 No.2

Optical properties of T<SUB>0.2</SUB>Fe<SUB>2.8</SUB>O₄ (T = V, Cr, Mn) thin films derived from ferrimagnetic Fe₃O₄ were investigated by spectroscopic ellipsometry in the 1~8 eV photon-energy range. The difference in optical-absorption spectrum between the ternary compounds and Fe₃O₄ was analyzed based on preferable sites in spinel structure and iconicity of the doped V, Cr, and Mn ions. The observed absorption spectra from Fe₃O₄ and the ternary compounds can be interpreted as mainly due to charge-transfer transitions of Fe d electrons characterized by absorption structures with wide energy width. Also, the observed absorption structures with narrow energy width can be interpreted as due to crystal-field transitions between different d electron configurations of tetrahedral Fe<SUP>3+</SUP>(d?) ion. The transitions were described in terms of spin-polarized electronic states of Fe₃O₄.

적색 방출 탄소점

윤소희,최진실,이진희 한국공업화학회 2022 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2022 No.-

탄소질 흡착제에 가스상 분자의 흡착 특성에 대한 이론적 연구

신창호,이영택,김정열,김승준 한국분석과학회 2005 분석과학 Vol.18 No.4

단결정 MnF₂(1.5 % EuF₃)의 Photoluminescence

권순혁(Soon Hyuk Kwon),남균(Kyun Nahm),김철구(Chul Koo Kim) 한국자기학회 2007 韓國磁氣學會誌 Vol.17 No.1

The IR (Infra-Red) spectrum and PL(Photoluminescence) of the antiferromagnetic pure MnF₂ and the single crystal MnF₂ (1.5 % EuF₃) with the rutile structures were measured. The detailed analysis of the measured PL data showed the differences of the optical property between the single crystal MnF₂ (1.5% EuF₃) and the pure MnF₂. It was found that the additional PL peak by the doping of the EuF₃ in MnF₂ is originated from the f-d transition of Eu<SUP>3+</SUP> from the temperature dependent intensity measurement.

Shape-Switchable Block Copolymer Particles Exhibiting Light-Responsive Surfactants

김진우,이준혁,구강희,윤홍석,이영준,( Kin Liao ),김범준 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-

Particles changing their shape in response to external light irradiation may serve as promising smart materials. Herein, we report polystyrene-block-poly(2-vinylpyridine) block copolymer (BCP) particles exhibiting shape change induced by light irradiation. Key of forming light-dependent BCP particles is to design surfactants having light-active groups, which can tune interfacial activity response to light. With irradiating light, a sphere with onion-like inner morphology changes to prolate or oblate ellipsoids with axially stacked nanostructures. In addition, wavelength-selective shape transformation of BCP particles is achieved by a mixture of two light-active surfactants. Moreover, we demonstrate the color- and shape-changing particles in response to the light by using of light-emitting, photo-responsive surfactants. Finally, we integrate shape-switchable BCP particles into a hydrogel film to demonstrate the modulation of the particle shape in sub-micrometer resolution.