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소듐붕규산염 유리의 표면 구조에 대한 분자 동역학 시뮬레이션 연구
권기덕 ( Ki Deok Kwon ),( Louise J. Criscenti ) 한국광물학회 2013 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.26 No.2
핵폐기물을 고화시키는 재료로 사용하는 붕규산염, borosilicate, 유리의 용해는 지충 처분장에 처리된 고준위 방사성 폐기물의 생태적 유출을 결정할 수 있는 중요한 화학반응이다. 습식 실험에서 유리의 용해속도, dissolution rate, 는 유리 화학조성에 의해 크게 좌우되는 것이 관찰된다. 유리의 bulk 구조의 규명한 분광분석 실험에 의하면 유리의 화학조성과 분자수준, molecular-level, 구조, 예: SiO4사면체의 연결구조와 B 원소의 배위구조, 사이의 상관관계가 존재한다. 따라서 화학조성에 따른 유리 용해도의 차이는 조성에 따른 bulk 내부구조의 변화로 이해되어 왔다. 그런데 유리표면은 수용액과 계면을 이루면서 용해과정에서 가장 직접적으로 반응하는 부분이기 때문에, 화학조성에 따른 표면구조 변화에 대한 지식 또한 필요하다. 본 논문에서는 분자 동역학, mo;ocu;ar dynamics, MD, 시뮬레이션을 사용하여 4가지의 다른 화학조성을 가지는 소듐붕규산염 유리, xNA2O.B2O3.ySiO2 화학조성, 에 대하여 bulk구조와 실험으로 얻기 어려운 표면, surface, 구조를 연구하였다. MD 시뮬레이션은 유리표면의 화학조성과 분자수준 구조가 bulk의 것과 매우 상이한 결과를 보여준다. 본 연구의 MD 시뮬레이션 결과는 화학조성에 따른 유리 용해도, 특히 초기 용해과정, 는 bulk구조의 변화보다 유리 표면구조의 변화에 의해 크게 좌우될 수 있다는 표면구조에 대한 이해의 중요성을 역설한다. Borosilicate glass dissolution is an important chemical process that impacts the glass durability as nuclear waste form that may be used for high-level radioactive waste disposal. Experi-ments reported that the glass dissolution rates are strongly dependent on the bulk composition. Because some relationship exists between glass composition and molecular-structure distribution, eg, non-brid-ging oxygen content of SiO4 unit and averaged coordination number of B), the composition-dependent dissolution rates are attributed to the bulk structural changes corresponding to the compesitional variation, We examined Na borosilicate glass structures by performing classical molecular dynamics, MD, simulations for four different chemical compositions, xNa2O.B2O3.ySiO2, Our MD simulations de-monstrate that glass surfaces have significantly different chemical compositions and structures from the bulk glasses. Because glass surfaces forming an interface with solution are most likely the first dissolution-reaction occurring areas, the current MD result simply that composition-dependent glass dissolution behaviors should be understood by surface structural change upon the chemical composition change.
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생체활성 유리 나노입자 첨가량에 따른 치면열구전색제의 물성평가와 세균부착 억제 효과
전수경(Soo-Kyung Jun),김동애(Dong-Ae Kim) 한국콘텐츠학회 2018 한국콘텐츠학회논문지 Vol.18 No.3
본 연구는 불소 미방출 치면열구전색제 Concise<SUP>TM</SUP>에 제조한 생체활성 유리 나노입자(bioactive glass nano particles: BGn)를 0.5, 1.0, 2.0 wt%를 첨가하여 새로운 치면열구전색제를 조성하고 세균부착실험을 통한 세균부착 억제 효과와 물성을 평가 하였다. 물흡수도와 용해도는 ISO 4049(2009) 규격에 맞추어 직경10 mm, 두께 2 mm 시편을 제작하여 무게를 측정하여 산출하였으며 세균부착효과는 S. mutans, S. aureus, E. coli 3개의 균주를 이용하여 평가하였다. 실험 결과 물흡수도는 BGn 첨가가 증가할수록 높은 값을 보였으며 용해도는 첨가될수록 낮은 용해도를 보였다(p<0.05). 세균부착실험 결과 대조군 Concise<SUP>TM</SUP>과 비교하여 BGn을 첨가한 S. mutans 실험군에서 다소 낮은 부착 양상을 보였으나 통계적 유의한 차이는 나타나지 않았으나, S. aureus 실험군과 E.coli 실험군에서는 통계적 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 이는 BGn의 세균부착 억제 효과가 있음을 입증한 것이라 사료된다. 향후 BGn 첨가양에 따른 효율성과 폭 넓은 물성 연구가 필요할 것으로 사료된다. In this study BGn-incorporated non-fluoride release of pit and fissure sealant Concise<SUP>TM</SUP> was developed to improve the mechanical properties and promote antibacterial effect of fit and fissure sealant with the original material. The mechanical properties and antibacterial activity of BGn incorporating vary-ing amounts bioactive glass nano particles(BGn) (0,0.5,1.0 and 2.0 wt% in sealant) were characterized composition of the resulting were investigated. The solubility to aid absorption was calculated by weighing specimens with a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm according to ISO 4049 (2009). The antimicrobial effect was evaluated using three strains of S. mutans, S. aureus and E. coli. The absorbance of the test results was as high as the addition of BGn increased, and the lower the solubility as the solubility was added(p<0.05). Adhesion experiment results S. mutans in contrast to the control group Concise<SUP>TM</SUP>, BGn-added experimental group showed a somewhat lower adherent surface but no statistically significant difference was observed (p<0.05). However S. aureus and E. coli statistical analysis indicated a significant difference for antibacterial agents between control and BGn containing(p<0.05). It seems that this BGn proved that even a antibacterial effect was demonstrated. Therefore, it was suggest that the additional effects of BGn and research on a wide range of substances.
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