Owing to the great demand for portable and wearable chemical sensors, the development of all-solid-state potentiometric ion sensors is highly desirable considering their simplicity and stability. However, most ion sensors are challenged by the penetration of water and gas molecules into ion-selective membranes, causing unstable and undesirable sensing performances. In this study, a hydrophobic ionic liquid-modified graphene (Gr) sheet was prepared using a fluid dynamics-induced exfoliation and functionalization process. The high hydrophobicity and electrical double-layer capacitance of Gr make it a potential solid-state ion-to-electron transducer for the development of potentiometric sodium-ion ( Na+) sensors. The as-prepared Na+ sensors effectively prevented the formation of the water layer and penetration of gas species, resulting in stable and high sensing performances. The Na+ sensors showed a Nernstian sensitivity of 58.11 mV/[Na+] with a low relative standard deviation (0.46), fast response time (5.1 s), good selectivity (K < 10− 4), and good durability. Furthermore, the Na+ sensor demonstrated its feasibility in practical applications by measuring accurate and reliable ion concentrations of artificial human sweat and tear samples, comparable to a commercial ion meter.

A facile and efficient method was developed to prepare highly stretchable and conductive graphene conductors with wrinkled structures by the mechanical stretching and shrinking of elastomeric substrates, in which graphene inks were printed on a prestretched elastomeric substrate. Stretchable and exfoliated graphene inks were prepared by mixing graphite and Ecoflex in a shear-assisted fluid dynamics reactor. The resultant graphene conductor exhibited excellent stretchability at 150% strain and high electrical conductivity of 64 ± 1.2 S m− 1. The resistance of the conductor did not change in bent, twisted, and stretched states. The resistance did not change during 10,000 cycles of stretching/releasing, with a maximum strain of 150%. Based on the graphene conductor, a stretchable conductometric sensor with a two-electrode configuration was fabricated to measure impedance changes at different concentrations of electrolyte ions. This sensor exhibited a good and linear sensitivity curve (298.61 Ω mM− 1, R2 = 0.999) in bent and stretched states.

We report potentiometric performances of ion-to-electron transducer based on reduced graphene oxide (RGO) for application of all-solid-state potassium ion sensors. A large surface area and pore structure of RGO are obtained by a hydrothermal self-assembly of graphene oxide. The extensive electrochemical characterization of RGO solid contact at the interface of ionselective membrane and gold electrode shows that the potassium ion-selective electrode based on RGO had a high sensitivity (53.34 mV/log[K+]), a low detection of limit (− 4.24 log[ K+], 0.06 mM) a good potential stability, and a high resistance to light and gas interferences. The potentiometric K+- sensor device was fabricated by combining of screen-printed electrodes and a printed circuit board. The K+- sensor device accurately measures the ion concentration of real samples of commercial sports drinks, coke and orange juice, and then transfers the collected data to a mobile application through a Bluetooth module. The screen-printed ion sensors based on RGO solid contact show a great potential for real-time monitoring and point-of-care devices in human health care, water-treatment process, and environmental and chemical industries.

최근 지구온난화로 인한 기후변화는 육상 및 해양 생태계에 다양한 영향을 미치고 있다. 농업생태계 역시 이들 생태계에 의존하고 있는 생물 및 인간에게 생물학적, 경제학적, 사회학적으로 다양한 영향을 주고 있다. 기후변화를 쉽게 감지할 수 있는 지표종은 기후변화에 비교적 민감하게 반응을 나타내기 때문에 농업생태계와 같은 경제 사회적 영향을 많이 받는 곳에서 다양하게 활용될 수 있다. 2017년 농업과학원에서는 농업생태계에서 기후변화에 따른 영향을 잘 나타낼 수 있는 식물과 무척처동물 30종을 지표종으로 선정하였다. 30종 중 나비목에 속하는 종으로는 배추흰나비(Pieris rapae), 남방노랑나비(Eurema mandarina), 노랑나비(Colias erate), 호랑나비(Papilio xuthus) 4종이다. 이 연구는 나비 지표종 중 농업생태계에서 가장 풍부하고 확인이 쉬운 배추흰나비를 대상으로 전남, 충북, 경기, 강원지역에서 4월부터 월 1-2회 모니터링을 실시하여 생물계절의 차이를 알아보았다. 조사는 각 지역에서 논과 밭, 산림 등을 포함하는 경로를 선정하여 30분간 이동하면서 좌우 5m내외 출현하는 나비를 조사하는 선 조사법을 실시하였다. 4월 이후부터 조사한 결과 전남에서는 4월초인 14째 주에 이미 많은 수가 관찰된 반면 충북, 경기 등지에선 15째 주 이후 관찰되기 시작하였다. 강원도에서는 6월 중순인 24째부터 관찰되어 위도별 출현 양상의 차이를 나타내었다. 9월말까지 관찰된 생활사 수는 전남에서는 5회, 경기도에서는 4-5회, 충북에서는 4회, 강원에서는 2회로 지역별 차이를 나타내었다. 이러한 결과는 농업생태계에서 흔히 볼 수 있는 배추흰나비가 위도별로 출현시기와 출현횟수를 달리하면서 나타나는 것을 통해 기후변화를 나타낼 수 있는 지표종으로 적절하다고 여겨지며 앞으로도 전국적으로 지속적인 모니터링을 통해 정밀한 출현양상과 미래 분포 변화 모델링 작업에 효과적으로 이용될 수 있는 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 여겨진다.

섬은 비록 물에 둘러싸여 고립되어 있지만 서식지 유형이 바닷가부터 산림까지 다양하고 각 서식지마다 다양한 동ㆍ식물이 분포한다. 섬 생물지리학에서 동적평형설(dynamic equilibrium theory)은 섬에 서식하는 생물 종 수가 섬 면적과 육지와의 거리에 따라 결정된다는 이론이다. 대한민국은 3,358개의 섬을 가지고 있는데 이 수는 세계에서 4번째로 많다. 초식성 곤충은 전체 생물종의 1/4을 이루며, 식물을 먹이원으로 하기 때문에 식물과 밀접한 관련이 있다. 따라서 이 연구는 다양한 초식성 곤충의 활동을 알 수 있는 잎의 식흔을 이용하여 섬 생물지리학 이론을 확인하고자 하였다. 2017년 6월, 2018년 6~7월에 다도해해상국립공원에 속해 있는 15개 섬에서 식흔을 알아보았으며 대상 식물은 4개 과(대극과, 자작나무과, 장미과, 참나무과)에 속하는 낙엽활엽수이었다. 조사결과 Chewer와 Miner에 의한 식흔은 섬 면적이 클수록 Chewer에 의한 식흔량의 평균값과 Miner에 의한 mine의 수가 증가하는 경향을 보였다. 하지만 육지와의 거리가 멀수록 Chewer에 의한 식흔량의 평균값과 mine의 수는 감소하는 경향을 보였다. Galler에 의한 식흔은 섬 면적이 클수록 gall의 수는 감소하는 경향을 보였고, 육지와의 거리가 멀수록 증가하는 경향을 보였다. 이 결과를 통해, Chewer와 Miner에 의한 식흔은 섬 생물지리학 이론에 일치하는 양상을 보였지만, galler에 의한 초식활동은 이론에서 예측한 결과와는 맞지 않았다. 이 연구를 통하여 일부 초식곤충의 활동이 섬 면적이나 육지와의 거리에 영향을 받는 것을 알 수 있었으나 galler와 같은 초식곤충은 일반적인 경향을 따르지 않았으며 이러한 원인에 대한 정밀 연구가 필요할 것으로 생각한다.

우리나라는 약 4,000여개의 크고 작은 섬들로 이루어져 있고, 그 속에는 다양한 생물종들이 주변 환경과 상호작용하 며 서식하고 있다. 그 중 초식성 곤충은 생물 구성의 1/4로 많은 비율을 차지하며, 생산자인 식물을 먹고 2차 소비자의 먹이원이 됨으로써 생태계의 중간 고리 역할을 한다. 본 연구는 다도해해상국립공원에 속해 있는 크기가 다른 6개의 섬에서 초식성 곤충의 영향을 알 수 있는 식흔과 여기에 영향을 줄 수 있는 환경요인(섬 면적, 육지와의 거리, 해안선 길이, 최고고도)과의 관계를 알아보았다. 식흔을 알아보기 위해 낙엽활엽수인 4개의 수종(참나무속, 벚나무속, 예덕나무속, 오리나무속)을 선정하여 2017년 6월과 9월에 관찰하였다. 이와 함께 초식성 곤충 중 종 다양성이 풍부한 나방을 채집하여 식흔자료와 비교하였다. 조사결과 섬 면적이 커질수록, 해안선의 길이가 길수록, 최고고도가 높을수록 식흔량이 증가하는 경향을 보였고, 나방의 종수도 증가하였다. 반면 육지와의 거리가 멀수록 식흔량이 감소하는 경향을 보였고, 나방 종수도 감소하였다. 이러한 결과를 통해 초식성 곤충의 다양성과 환경요인이 관련 있는 것을 확인할 수 있었다

4-Nonylphenol (NP) is a surfactant that is a well-known and widespread estrogenic endocrine disrupting chemical (EDC). Although it has been known that the affinity of NP to ERs is low, it has been suggested that low-dose NP has toxicity. In the present study, the endocrine disrupting effects on reproduction, and the weight of gonads, epididymis, and uterus were evaluated with the chronic lower-dose NP exposing. This study was designed by following the OECD test guideline 443 and subjected to a complete necropsy. In male, NP had an effect on the weight of the testis and epididymis in both F0 and F1. In females, NP decreased the weight of ovary and uterus in F0 but not in pre-pubertal F1 pubs. Fertility of male and female in F0 or F1 was no related with NP administration. The number of caudal-epididymal sperm by body weight (BW) was not different between groups in both F0 and F1. Besides, the difference of the sperm number between generations was not detected. The number of ovulated oocytes was similar between groups in F0, but significantly decreased in NP 50 group of F1. The litter size and sex ratios of offspring in F1 and F2 were not different. The accumulated mating rate and gestation period were not affected by the NP administration. Those results shows that chronic lower-dose NP administration has an effect of endocrine disruptor on the weight of gonads and epididymis of F0 and F1 but not in reproduction. Based on the results, it is suggested that chronic lower-dose NP exposing causes endocrine disruption in the weight of gonad and epididymis but not in the reproductive ability of next generations.