KR20140140757A - 농작물 재배방법 - Google Patents
농작물 재배방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140140757A KR20140140757A KR20130061528A KR20130061528A KR20140140757A KR 20140140757 A KR20140140757 A KR 20140140757A KR 20130061528 A KR20130061528 A KR 20130061528A KR 20130061528 A KR20130061528 A KR 20130061528A KR 20140140757 A KR20140140757 A KR 20140140757A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nanoparticles
- metal
- crops
- present
- glycerin
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 34
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 6
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 abstract description 6
- 230000012010 growth Effects 0.000 abstract description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 3
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 abstract description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 abstract description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 19
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 16
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 10
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 5
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 3
- 235000021321 essential mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 description 3
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 2
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002366 mineral element Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 229950008882 polysorbate Drugs 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
- A01G7/06—Treatment of growing trees or plants, e.g. for preventing decay of wood, for tingeing flowers or wood, for prolonging the life of plants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
- C05G5/20—Liquid fertilisers
- C05G5/23—Solutions
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Botany (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
본 발명은 미네랄 성분을 함유하는 나노입자를 사용한 농산물 재배방법에 관한 것이다. 구체적으로, 전해질이 첨가된 글리세린 용액에 한 쌍의 전도성 전극을 넣고, 교류전기를 가하여 상기 전도성 전극을 구성하는 금속 원자를 함유하는 나노입자를 합성하고 이를 농작물에 공급하는 것을 특징으로 하는 농작물의 재배방법에 대한 것이다. 본 발명에 따라 합성된 나노입자의 구조는 주로 금속의 환원형 결정구조로 이루어져 있으며, 금속산화물 나노결정구조로 이루어진 종래의 방법에 따라 합성된 나노입자에 대비하여, 농작물의 재배에 사용할 경우 농작물이 미량 미네랄 성분을 흡수하는 효율을 큰 폭으로 증가시킬 수 있으며, 농작물의 생장 촉진 및 면역력 증진 등의 특수한 효과를 기대할 수 있다.
Description
본 발명은 농작물 재배방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환원된 금속 결정구조를 갖는 금속 나노입자를 함유한 글리세린 용액을 합성하여 이를 과량의 물에 희석하여 농작물에 공급하는 것을 특징으로 하는 농작물 재배방법에 관한 것이다.
현재 우리나라에서의 농작물 재배방법은 화학비료의 시비에 크게 의존하고 있다. 화학비료의 사용에 따라 농작물의 소출은 크게 증가하지만, 장기적인 화학비료의 사용에 따른 부작용을 일으키게 된다. 이러한 부작용 중 가장 큰 문제의 하나로 토지에서의 필수 미네랄 원소의 결핍을 들 수 있다. 이는 대부분의 화학비료는 식물의 성장에 필요한 미량의 미네랄 원소들을 거의 함유하고 있지 않기 때문이다.
이에 따라 미네랄 원소를 공급하기 위하여 금속의 황산염 또는 질산염을 토양이나 재배액에 공급하는 방식(하기 특허문헌 1 참조) 또는 미네랄 원소를 함유한 나노입자를 공급하는 방식(하기 특허문헌 2 참조)이 있으나, 이 경우 미네랄 성분이 환원형의 금속 성분으로 투여되지 않고 양이온 또는 산화물금속의 나노입자 형태로 공급되므로, 토양에 미네랄 이온 또는 금속산화물 나노입자가 흡착되어 시비된 미네랄 성분을 농작물이 흡수하기 어려워지는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 필수 미네랄 성분을 주성분으로 하는 나노입자의 구조를 금속의 환원형 결정구조가 되도록 합성하여 농작물의 재배에 사용할 경우 농작물에서의 특정 미네랄 성분을 큰 폭으로 증가시킬 수 있으며, 농작물 생장 촉진효과 및 콩나물의 비린 맛을 제거해주는 등의 특수한 효과를 발현함을 확인하였다.
본 발명은 비전도성 반응용기에 글리세린 및 전해질을 투입하고 이 용액에 이격 배치된 한 쌍의 금속 전극을 넣고, 상기 전도성 전극의 양단에 교류전기를 가하여 상기 전도성 전극을 구성하는 금속 성분을 함유하는 나노입자를 합성하여, 이를 농작물에 공급하는 것을 특징으로 하는 농작물의 재배방법에 관한 것이다.
본 발명에서, 상기 한 쌍의 금속 전극은 비전도성 용기에 담긴 글리세린 및 전해질의 혼합용액에 잠긴 상태로 이격 배치될 수 있다. 상기 한 쌍의 금속 전극은 평판의 형태로서 용액 내에서 서로 마주보이도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 금속 전극을 이루는 재료로는, 농작물의 재배에 사용될 수 있는 미량 미네랄 원소들을 함유하는 금속 또는 금속의 합금을 사용할 수 있다. 그 예로서 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 게르마늄, 금, 및 이들의 조합으로 된 합금으로 이루어진 일군에서 선택된 하나를 들 수 있다.
본 발명에서, 글리세린은 전극 표면으로부터 생성되는 나노입자의 주위에서 상호 수소결합 네트워크를 형성하며 나노입자를 안정화시킬 수 있다. 따라서 종래 기술에서 사용되고 있는 이온성 또는 비이온성 계면활성제의 도움 없이도 반응용액 내에서 생성된 나노입자가 안정한 분산상태로 존재할 수 있도록 해준다. 또한 글리세린이 나노입자 주위에 형성하는 전기이중층은 물이나 모노알코올에 비하여 약 10배 수준의 두께로 형성되므로, 전극 주위에서 생성되는 나노입자가 산소 또는 수산이온 등의 산화성 물질과 반응하여 산화되는 것을 효과적으로 방지해주는 역할을 하게 된다. 또한 글리세린은 생물체의 대사에 관여되는 물질로서 재배작물에 해를 끼치지 않으며 인간에게도 무해하다.
본 발명에서의 전해질은 글리세린에 첨가되어 전도성을 부여해주기 위한 것으로서, 그 예로는 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 염과 같은 양이온성 무기 전해질, 카르복실산 및 그 염과 같은 음이온성 유기 전해질, 및 양이온을 형성하는 아민화합물 등을 들 수 있으나, 이러한 예시에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 상기 한 쌍의 전극 사이에, 일반적인 금속의 산화환원 전위에 비하여 충분히 큰 전압을 가지는 교류전기를 가하게 된다. 그 결과, 상기 전극의 표면으로부터 상기 전극을 이루는 금속 원자들이 원자의 형태 또는 원자들의 클러스터 형태로 분리되면서 글리세린 용액 내로 분산된다. 이렇게 분산된 상기 금속의 원자 또는 원자 클러스터는 글리세린 용액 내에서 순간적인 자기 응집을 통하여 1~50 nm 크기의 구형 또는 구형에 가까운 타원형의 나노입자를 형성한다. 일단 형성된 나노입자는 그 표면에 형성된 글리세린 분자들로 이루어진 이중층에 의해 산화반응으로부터 보호되며 또한 반응용액 내에 안정하게 분산됨으로써 상호 응집에 의한 이차입자의 생성이 방지된다.
본 발명에서는 교류전기의 전압을 조정함으로써 나노입자의 형성속도를 조절할 수 있다. 예컨대 전압이 너무 낮을 경우 나노입자의 형성속도가 너무 느려져 문제된다. 또한 전압이 너무 높을 경우 열 발생 등으로 인한 에너지효율의 감소가 문제될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 전기의 전압은 10~10000V 범위에서 조정할 수 있다.
만일 나노입자를 형성하는 과정 중에 상기 금속 원자나 원자 클러스터가 용액 내에 용해된 상태로 존재하는 산화성 물질이나 전극 표면으로부터 발생하는 산화성 물질과 반응할 경우 산화형 결정상으로서 나노입자를 형성할 수 있다. 이 경우 나노입자를 이루는 금속의 종류에 따라, 외부로부터 공급되는 질소에 의한 비활성 환경의 조성 여부, 그리고 전극이 담기는 용액의 물리화학적 특성에 따라 나노입자를 이루는 금속이 환원형 금속 결정 형태, 또는 산화형 결정 형태를 가질 수 있다. 예를 들면 금과 같은 반응성이 비교적 낮은 원소의 경우 용액의 물리화학적 특성에 무관하게 대부분 환원형 금속 결정을 가진 나노입자를 형성하는 경향이 있으나, 반응성이 큰 철, 아연 등의 원소의 경우 환원형 금속 결정과 산화형 결정이 공존하는 결정 형태를 가진 나노입자를 형성하는 경향이 있다.
반응성이 큰 원소를 전극으로 사용하여 나노입자를 합성할 경우, 반응용액의 구성 성분을 변화시킴에 따라, 생성되는 나노입자의 전체 결정 형태 중의 환원형 금속 결정 및 산화형 결정의 상대적 비율을 조정할 수 있다. 예를 들면, 무수(anhydrous) 글리세린 및 전해질로만 이루어진 반응용액을 사용할 경우 환원형 금속 결정으로만 이루어진 나노입자를 합성할 수 있으나, 상기 반응용액에 소량의 물을 첨가할 경우 환원형 금속 결정과 산화형 결정이 공존하는 나노입자가 형성될 수 있다. 또한 상기 반응용액 중 물의 혼입비가 매우 커질 경우 산화형 결정으로만 이루어진 나노입자가 합성될 수도 있다.
예를 들면, 아연을 전극으로 하여 아연 나노입자를 합성할 경우, 생성되는 나노입자의 결정 형태가 환원형 금속 결정과 산화형 결정의 복합 결정 형태가 되도록 하기 위해. 글리세린 100 중량부 당 정제수 0.01~100 중량부를 첨가할 수 있다. 첨가량이 0.01 중량부일 경우 정제수의 첨가에 의해 산화형 결정을 유발하기 위한 효과를 기대하기 어려우며, 첨가량이 100 중량부 이상일 경우 반응용액의 점도가 낮아지고 글리세린의 전기이중층 형성이 어려워지므로 나노입자의 분산 안정성이 감소하고 산화 방지효과를 기대하기 어려워진다.
본 발명에 따라 제조되는 나노입자의 1차 입자 크기는 1 내지 50 nm의 범위 내에서 합성될 수 있으며, 그 크기는 나노입자의 구성 성분, 전압, 전극 사이의 간격, 용액의 구성 성분, 용매의 온도 등의 반응조건을 변화시킴에 따라 조절될 수 있다. 다양한 금속 원소들에 대해 본 발명에 따른 합성방법에 의해 제조한 나노입자들을 전자현미경 상에서 확인한 결과, 그 형태는 구형 또는 구형에 가까운 타원형의 입자인 것으로 나타났다.
본 발명에 따라 제조된 나노입자를 함유하는 반응용액을 물에 첨가하여 농작물에 시비할 수 있다. 시비 방법으로서는 토양에 뿌리는 방법, 수경재배의 재배액으로서 공급하는 방법, 또는 엽면에 뿌리는 방법을 들 수 있다. 본 발명에 따라 제조되는 나노입자는 환원된 형태의 금속 결정상을 주성분으로 하고 입자의 평균크기가 작아 농작물에 쉽게 흡수될 수 있는 특징을 가진다. 이에 반하여 종래의 수열합성방법에 따라 합성된 금속 나노입자는 금속 산화물 입자로 얻어지므로 토양에 흡착되기 쉽고, 대부분 50 nm 이상의 크기를 가진 입자이므로 뿌리 또는 잎을 통해 농작물에 흡수되기 어렵다.
본 발명에 따라 합성된 금속 나노입자의 구조는 주로 금속의 환원형 결정으로 이루어져 있으며, 금속산화물 나노결정 구조를 가지는 종래의 나노입자에 대비하여, 농작물의 재배에 사용할 경우 농작물에서의 특정 미네랄 성분을 큰 폭으로 증가시킬 수 있으며, 농작물 생장 촉진효과 및 콩나물의 비린 맛을 제거해주는 등의 특수한 효과가 있음을 확인하였다. 이에 더하여, 일반적인 농지에서 고갈되기 쉬운 필수 미네랄을 환원형 결정의 나노입자 형태로 뿌리 또는 잎을 통하여 농작물에 공급할 수 있게 되어 농작물의 병충해에 대한 면역력이 향상되고 낙과 방지효과를 부여해줄 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명 농작물 재배방법의 실시예 1에 따라 합성된 아연 나노입자의 전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명 농작물 재배방법의 실시예 1에 따라 합성된 아연 나노입자의 분말 XRD 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명 농작물 재배방법의 실시예 1에 따라 합성된 아연 나노입자의 분말 XRD 스펙트럼이다.
이하, 본 발명은 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명되나, 본 발명이 이러한 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
실시예
1(아연 나노입자의 합성)
유리 반응용기에 아연판으로 제작된 전극 두 개를 이격 배치한 다음, 전극의 절반 이상이 잠기도록 글리세린 1 L, 정제수 5mL 및 수산화칼륨 1g을 넣어주고 두 전극 사이에 외부전원을 사용하여 60Hz, 600V의 교류전기를 3 시간 동안 가하였다. 1 시간 지난 이후부터 반응용액의 색깔이 무색으로부터 연두색으로 변하면서 3 시간이 지난 후에는 반응용액의 색깔이 노란색을 띠었다.
비교예
1(
정제수를
사용한 아연 나노입자의 합성)
유리 반응용기에 아연판으로 제작된 전극 두 개를 이격 배치한 다음, 전극의 절반 이상이 잠기도록 정제수 1L, 수산화칼륨 5g, 및 폴리소르베이트 2g을 넣어주고 두 전극 사이에 외부전원을 사용하여 60Hz, 600V의 교류전기를 3 시간 동안 가하였다. 1 시간 지난 이후부터 반응용액의 색깔이 무색으로부터 흰색으로 변하였다.
실시예
2(나노입자의 분석 및 그 결과)
실시예 1에 따라 합성된 반응용액에 과량의 메탄올을 가하여 나노입자를 하방에 침전시켜 그 침전물을 정제수로 희석한 후 기질에 도포, 건조한 후 전자현미경으로 관찰하여 도 1에 나타내었다. 이에 따르면, 상기 나노입자들은 구형 또는 구형에 가까운 형상을 가지며, 5~15nm 범위의 크기를 가짐을 알 수 있으며, 그 평균 크기는 약 10nm이었다.
상기 침전물을 질소 분위기에서 건조한 후 분말 X-레이 회절 스펙트럼을 얻어 도 2에 나타내었다. 이에 따르면, 상기 침전물은 환원형 결정구조인 금속 Zn 결정, 그리고 산화형 결정구조인 Zn(OH)2 결정이 복합화되어 있으며, 수치분석 결과 환원형 금속 결정이 70 부피%, 그리고 산화형 결정이 30 부피%를 차지하고 있음을 알 수 있었다.
이에 대비하여, 비교예 1에 따라 얻어진 나노입자는 평균직경 30nm를 가지는 로드 형태로서 평균길이는 약 300nm 이었으며, 분말 X-레이 회절 스펙트럼으로 밝혀진 구조는 대부분 Zn(OH)2 결정이었다.
실시예
3(나노입자를 공급한 콩나물의 재배 및 그 결과)
표 1은 실시예 1(시료 1) 및 비교예 1(시료 2)에서 얻은 나노입자를 함유한 반응용액을 콩나물 재배에 공급되는 물에 혼합하여 콩나물을 5일간 재배한 결과를 나타낸 것이다. 시료 3은 황산아연 수용액을 사용하여 콩나물을 재배한 것이며, 대조군은 물만 사용하여 재배한 것이다. 시료 1 내지 3에서, 각각 200주 정도의 콩나물에 공급된 배양액의 양은 2.6L였으며, 아연 농도는 각각 용액에서 0.3mg/L가 되도록 조정하였다.
| 아연 함량 (mg/kg) | 콩나물의 평균신장(cm) | |
| 시료 1(실시예 1) | 0.35 | 14.3 |
| 시료 2(비교예 1) | 0.07 | 11.8 |
| 시료 3(황산아연) | 0.22 | 13.1 |
| 대조군 | 0.01 미만 | 12.2 |
표 1을 참조하면, 수산화아연 결정을 가진 비교예 1의 나노입자에 비하여, 환원된 아연결정을 가진 실시예 1의 나노입자를 사용할 경우 콩나물의 아연 함량이 크게 증가하면 알 수 있으며, 콩나물 평균신장의 측정결과로 미루어 콩나물의 생장에도 도움이 됨을 알 수 있다.
이에 더하여, 실시예 1에 따라 합성된 아연 나노입자를 사용한 콩나물의 가장 특징적인 현상은 일반적인 콩나물에서 맡을 수 있는 비린내가 거의 사라진 점을 들 수 있다. 시료 3의 경우 황산아연이 용해된 물을 공급함으로써 콩나물의 아연함량은 0.22mg/kg 수준에 달했으나 비린내는 대조군에 비하여 거의 줄지 않았으며, 시료 2의 경우도 마찬가지였다.
본 실험 결과는 실시예 1의 방법에 따라 합성된 나노 금속입자를 농작물에 공급할 경우 농작물에서의 특정 미네랄 성분을 늘릴 수 있을 뿐 아니라, 작물의 성장촉진 및 면역력 증강 등의 기타 유용한 특성의 발현에도 도움이 될 것임을 예시하고 있다.
Claims (2)
- 환원형 결정구조의 나노입자를 제조하고 이를 농작물에 공급하는 단계와 비전도성 용기에 글리세린 및 전해질을 투입하고 이 용액에 한 쌍의 전도성 전극을 넣은 후, 상기 전극의 양단에 교류전기를 1 시간 이상 가하여 이 전극을 구성하는 금속 원자를 함유하는 환원형 결정구조의 나노입자를 합성하는 단계, 및 동 나노입자를 함유한 반응용액을 과량의 물에 혼합하여 농작물에 공급하는 단계를 포함하는 농작물의 재배방법.
- 청구항 1에 있어서, 글리세린 100 중량부 당 정제수 0.01~100 중량부를 추가하는 단계를 더 포함하는 농작물의 재배방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130061528A KR101478564B1 (ko) | 2013-05-30 | 2013-05-30 | 농작물 재배방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130061528A KR101478564B1 (ko) | 2013-05-30 | 2013-05-30 | 농작물 재배방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140140757A true KR20140140757A (ko) | 2014-12-10 |
| KR101478564B1 KR101478564B1 (ko) | 2015-01-06 |
Family
ID=52458441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20130061528A KR101478564B1 (ko) | 2013-05-30 | 2013-05-30 | 농작물 재배방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101478564B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612319C1 (ru) * | 2015-12-17 | 2017-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью "ШеньжоуСпейсБайтекнолоджиГруп" | Способ выращивания растений с использованием наночастиц металлов и питательная среда для его осуществления |
| KR20180054120A (ko) * | 2016-11-15 | 2018-05-24 | 김지훈 | 야누스 입자를 이용한 식물재배 촉진 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4039970B2 (ja) | 2003-03-31 | 2008-01-30 | 三洋電機株式会社 | 電解装置及びそれを用いた水処理装置 |
| JP4552219B2 (ja) | 2005-08-15 | 2010-09-29 | 幸英 松本 | 養液栽培用培養液の調整方法及び微量要素の供給方法 |
| JP4200455B2 (ja) | 2005-11-30 | 2008-12-24 | 東京マイクロデバイス株式会社 | 農作物栽培用電解還元水生成装置、葉面散布用水、土壌潅水又は土壌潅中用水、及び農作物の栽培方法 |
-
2013
- 2013-05-30 KR KR20130061528A patent/KR101478564B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612319C1 (ru) * | 2015-12-17 | 2017-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью "ШеньжоуСпейсБайтекнолоджиГруп" | Способ выращивания растений с использованием наночастиц металлов и питательная среда для его осуществления |
| KR20180054120A (ko) * | 2016-11-15 | 2018-05-24 | 김지훈 | 야누스 입자를 이용한 식물재배 촉진 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101478564B1 (ko) | 2015-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Reddy | Green synthesis, morphological and optical studies of CuO nanoparticles | |
| Singh et al. | Tunable electrochemistry and efficient antibacterial activity of plant-mediated copper oxide nanoparticles synthesized by Annona squamosa seed extract for agricultural utility | |
| Ingole et al. | Green synthesis of selenium nanoparticles under ambient condition | |
| Zak et al. | Sonochemical synthesis of hierarchical ZnO nanostructures | |
| Wei et al. | Hydrothermal synthesis and characterization of ZnO nanorods | |
| JP2016511232A (ja) | 水稲重金属の吸収と蓄積を抑制でき、且つ高セレン含有米を生産できるセレンドープナノシリカゾル、およびその調製方法 | |
| Navaneethan et al. | Functional properties of amine-passivated ZnO nanostructures and dye-sensitized solar cell characteristics | |
| Cao et al. | PVP assisted solvothermal synthesis of uniform Cu2FeSnS4 nanospheres | |
| Wang et al. | Enhanced thermoelectric performance of Cu 3 SbS 4 flower-like hierarchical architectures composed of Cl doped nanoflakes via an in situ generated CuS template | |
| Vanalakar et al. | Simplistic toxic to non-toxic hydrothermal route to synthesize Cu2ZnSnS4 nanoparticles for solar cell applications | |
| Xu et al. | Cooperative interactions among CTA+, Br–and Ag+ during seeded growth of gold nanorods | |
| Li et al. | Construction of Z-scheme BiOCl/Bi24O31Br10 hierarchical heterostructures with enhanced photocatalytic activity | |
| Fragoon et al. | Biosynthesis of controllable size and shape gold nanoparticles by black seed (Nigella sativa) extract | |
| Zhu et al. | Room-temperature synthesis of cuprous oxide and its heterogeneous nanostructures for photocatalytic applications | |
| Sabet et al. | Synthesis and characterization of CuInSe2 nanocrystals via facile microwave approach and study of their behavior in solar cell | |
| Dong et al. | Semen cassiae extract mediated novel route for the preparation of silver nanoparticles | |
| Muruganandam et al. | Optical and magnetic properties of PVP surfactant with Cu doped CdS nanoparticles | |
| Ponnarasan et al. | Synthesis, structural and optical properties of cobalt doped CuO nanoparticles | |
| KR101478564B1 (ko) | 농작물 재배방법 | |
| Sarkar et al. | Structural, spectroscopic and morphology studies on green synthesized ZnO nanoparticles | |
| Yuan et al. | Relationships between defect-related photoluminescence and photocatalytic activity of (F, Na)-codoped ZnO nanocrystals | |
| KR20120041215A (ko) | 나노크기로 도핑된 산화 아연 입자의 제조 및 처리 방법 | |
| Guo et al. | Facile additive-free solvothermal synthesis of cadmium sulfide flower-like three dimensional assemblies with unique optical properties and photocatalytic activity | |
| Zhang et al. | One-pot preparation and enhanced photocatalytic and electrocatalytic activities of ultralarge Ag/ZnO hollow coupled structures | |
| Shi et al. | Shape evolution, photoluminescence and degradation properties of novel Cu 2 O micro/nanostructures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20130530 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20140617 Patent event code: PE09021S01D |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20141224 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20141226 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20141226 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171219 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20171219 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20191006 |