오후 1시까지 R&E 팀원이 모두 모였고 이후 30분간 본인은 저번에 진행했던 중간발표를 교수님 앞에서 재현했다. 그로부터 발표를 할 때 언어의 사용을 분명히 해야한다는 것과 다음과 같은 과제가 있음을 알게 되었다.
[앞으로 해야 하는 일]
1. 콜로이드와 용액의 분명한 경계
발표 중 교수님께서 우리가 만드는 나노입자가 고르게 퍼졌으니 용액으로 보아야 하는 게 아니냐고 질문하셨다. 그리고 그것을 과제로 제시하셨다.
2. 흐르는 상태의 판단
흐르는 콜로이드 내의 나노입자의 변위는 실제 구하고자 하는 값보다 크게 나올 것이다. 교수님께서는 어떤 콜로이드가 flow 상태인지 알 수 있으면 더 좋은 데이터가 될 것이라고 하셨다. 이에 제시한 해답은 다음과 같다. 만약 콜로이드가 flow 상태가 아니라면 나노입자는 말그대로 무작위적으로 움직이므로 어느 한 기준점으로부터 입자가 양쪽으로 같은 만큼, 위아래로 같은 만큼 움직였다고 생각할 수 있으므로 가능한 많은 입자를 조사하여 x변위와 y변위가 0이 됨을 확인하면 된다는 것이다. 하지만 아무리 많은 입자를 조사해도 0이 되지는 않는다. 따라서 flow 상태에 대한 정량적인 양을 검색하여 다른 모든 입자의 변위에서 빼 주어야 한다.
3. 절대값 변위와 rms 변위의 개별적인 결과를 비교
교수님께 언제 rms 변위를 구하는지를 질문드렸다. 그러자 rms는 단위도 안 변하고 부호를 없애준다고 하셨는데 절대값 변위도 상황은 같으니 한 번 실제로 어떤 차이가 있는지 해 보라고 과제를 주셨다. 평소에도 고민해 보던 것이었는데, 개인적인 생각으론 절대값 변위보다 rms 변위의 값이 더 크기(혹은 같기) 때문에 서로 다른 변위의 차이를 더 극명하게 보여주는 게 아니냐는 입장이다.
4. 점성도 실험
조교 선생님은 증류수에 글리세롤로 점성도를 높여가면서 입자의 움직임으로부터 구한 점성도가 실제 점성도와 어떠한 관계를 가지는지에 대해 실험이 진행될 것이라고 했다. 즉 점성도를 아는 어떤 콜로이드에서 나노입자의 크기를 측정할 수 있다면, 반대로 나노입자의 크기를 아는 콜로이드에서 용매의 점성도를 알 수 있지 않느냐는 것이다.
5. 불확도 조사
입자의 운동으로 구한 입자의 물리량이 실제 물리량과 어느 정도의 오차를 보이는지에 대해 실험이 진행될 것이라고 생각하였다. 그리고 이는 5번과 연결된다. 또, 점성도를 아는 어떤 용매에서의 나노입자의 변위를 조사해봄으로써 변위와 크기의 불확도 관계도 알아보아야 한다. 그리고 이것들에 표준편차 따위의 개념을 도입하여 불확도 조사를 시도해 보아야 하지 않을까 싶다. 또, 기존의 데이터 처리는 각각의 입자 A, B, C 등에 대해 모두 1초 간격의 시간 간격을 조사했는데 이를 이를 서로 다른 시간 간격을 두어 비교해 보아야 한다. 그런데 그렇게 얻은 rms 평균이 다를 텐데 이를 어떻게 데이터 처리에 응용할지 의문이다.
발표 뒤 우리는 실리카 나노입자 콜로이드의 브라운 운동을 관찰하기로 했다. 점성도에 따른 차이를 알아보고자 했으므로 부피비에 근거하여 5% 글리세롤 수용액과 10% 글리세롤 수용액 내 실리카 나노입자 콜로이드를 관찰해 보기로 했다. 이때 우리는 에탄올 용매 실리카 나노입자 콜로이드와 글리세롤, deionized water, 마이크로 피펫 및 팁, 라텍스 장갑을 준비하여 시료를 만들어냈다.
0. 라텍스 장갑 착용
1. 에탄올 용매 실리카 나노입자 원심분리 : 실리카 나노입자만 바닥에 가라앉힌다.
2. 에탄올 상층액 거르기 : 한 번 거른 뒤 deionized water에 섞어 피펫팅을 해 주고 다시 한 번 걸렀다(마이크로 피펫 관여).
3. 용매치환 및 실리카 나노입자 분산 : 일반 튜브에 deionized water와 실리카 나노입자를 섞은 뒤 튜브를 초음파 장치 안에 넣어두었다(마이크로 피펫 관여). 여기서 초음파는 분자들을 때려 서로 섞이게 한다.
4. 시료 제작 : 이후 또다른 두 개의 튜브를 준비하여 글리세롤을 부피비가 5%, 10%가 되도록 한 뒤 섞어 주었다.
이후 암시야 현미경을 관찰해 보는 시간을 가졌다. 여기서 암시야 현미경은 광학 기계들이 진동에 영향을 받지 않기 위해 에어로 떠있도록 셋팅이 다르게 되어 있었다. 한편, 암시야 현미경은 컴퓨터와 연결되어 "NIS-Elements BR-[LIVE-FAST]"라는 프로그램으로 상을 관찰할 수 있게 해 주었으며 광학 기계의 상이 다른 영상장치와 연결된다는 점은 우리 학교에 있는 다른 여느 현미경과 유사했다. 실제로 암시야 현미경의 관찰 방식 및 형태가 꽤나 일반 광학 현미경과 유사함을 관찰할 수 있었다.
하지만 암시야 현미경이 자꾸 bright field에 걸리고 상이 관찰되지 않아 문제가 생겼다. 또한 글리세롤이 점성도가 아닌 굴절률과 관계있는 물질로 점성도에 대한 정보가 그렇게 많지는 않을 수도 있다고 하여 오늘 한 실험은 성공적으로 끝나지 못했다. 이런 이유로 다른 날짜로 오늘 하고자 한 일을 미루었고 본 게시글이 8.5인 것은 바로 그 까닭이다.
#SHV-E120S
입력: 2013.08.18. 18:19
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