KR20220076820A - Hybrid fertilizer formation and its application by physical vapor deposition process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다양한 종류의 기능을 갖는 무독성의 금속 미네랄 나노입자 포함 복합 영양제를 제조 하는 방법 및 이에 대한 응용의 발명이다.The present invention is an invention of a method for manufacturing a complex nutritional supplement containing non-toxic metal mineral nanoparticles having various kinds of functions and application thereof.
Description
식물의 성장을 위한 3대 영양소로 질소(N), 인산( PO4-3) 및 칼륨(K)이 있으며, 이외에도 식물 성장을 위하여 칼슘(Ca) 마그네슘(Mg) 등 다양한 미네랄이 필요하다.Nitrogen (N), phosphoric acid (PO4 -3 ) and potassium (K) are the three major nutrients for plant growth. In addition, various minerals such as calcium (Ca) and magnesium (Mg) are required for plant growth.
인간의 경우 1인(70kg기준) 1일 기준, 나트륨 1,000~2,000mg, 칼륨 2,000mg, 칼슘 600~1,000mg, 마그네슘 240~320mg 정도의 양을 섭취해야 한다. 반면에 미네랄 중 상대적으로 적은 양, 예를들면 약 100mg이하를 필요한 것으로 철, 불소, 구리, 요오드, 크롬, 코발트, 망간, 실리콘, 셀레늄, 니켈, 바나듐, 아연, 게르마늄, 주석, 몰리브덴 등이 있다. 인간의 경우 1인(70kg기준) 1일 섭취 적당량은 철 30 mg, 아연 10~15㎎, 구리 2~3㎎ 이며 이외의 금속들은 그보다 더 적은 미량을 섭취해야 한다. In the case of humans, one person (based on 70 kg) should consume about 1,000-2,000 mg of sodium, 2,000 mg of potassium, 600-1,000 mg of calcium, and 240-320 mg of magnesium per day. On the other hand, relatively small amounts of minerals, for example, about 100 mg or less, are required, such as iron, fluorine, copper, iodine, chromium, cobalt, manganese, silicon, selenium, nickel, vanadium, zinc, germanium, tin, and molybdenum. . In the case of humans, the recommended daily intake per person (based on 70 kg) is 30 mg of iron, 10-15 mg of zinc, and 2-3 mg of copper.
이런 미네랄들은 3가지 종류가 있는데 금속의 염 또는 황화물 등의 형태로 되어 식물이나 동물이 섭취 할 경우 금속 이온으로 되고 이는 쉽게 우리에게 필요한 미네랄을 제공한다. 하지만 대부분의 경우 섭취할 그 시점에 식물이나 동물들은 실제로 필요한 미세 양만을 흡수하고 대부분의 섭취 미네랄들은 소화기관 또는 혈관을 통하여 배설된다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 금속 이온들에 아미노산, 효소, 단백질 등의 유기 화학적 착화합물을 형성하여 혈관이나 소화기관으로의 흡수를 막는 방법이 있다. 이렇게 유기금속 착화합물로 만들 경우 흡수 효율은 금속 염 형태의 금속 이온들보다 높아 약 40- 50 % 정도의 흡수율을 나타낸다. There are three types of these minerals. They are in the form of metal salts or sulfides, and when ingested by plants or animals, they become metal ions, which easily provide us with the minerals we need. However, in most cases, at the time of ingestion, plants and animals only absorb the microscopic amounts that are actually needed, and most of the ingested minerals are excreted through the digestive system or blood vessels. In order to solve this disadvantage, there is a method of forming organic chemical complexes such as amino acids, enzymes, and proteins in metal ions to prevent absorption into blood vessels or digestive organs. In the case of making an organometallic complex in this way, the absorption efficiency is higher than that of metal ions in the form of metal salts, indicating an absorption rate of about 40-50%.
또 다른 형태로 금속들을 아주 미세한 나노입자들로 만들어 이를 물이나 수용액에 안정한 형태의 콜로이드로 되게 한 중성 금속의 나노입자를 포함하는 콜로이드 형태가 있다. 이 경우 식물이나 동물 내의 소화기관에서 일부의 중성금속들이 수분을 만나 이온화되고 이렇게 이온화 된 금속이온들은 혈관을 통해 흡수된다. 즉, 금속의 미세 나노입자들은 소화기관내에서 계속 배설이 되기까지 지속적으로 유동이 되면서 수분과 만나 일부는 이온화 되고 이것이 혈관을 통하여 흡수되므로 이것이 미네랄의 종류 중에서 가장 흡수율이 높은 형태임이 알려져 있다.In another form, there is a colloidal form containing nanoparticles of a neutral metal, in which metals are made into very fine nanoparticles so that they become colloids in a stable form in water or aqueous solution. In this case, in the digestive system of plants or animals, some neutral metals are ionized by meeting moisture, and these ionized metal ions are absorbed through blood vessels. In other words, it is known that the metal microparticles are continuously flowing until they are continuously excreted in the digestive tract, and when they meet with water, some of them are ionized and absorbed through blood vessels.
이러한 금속, 산화물 미네랄 나노입자들의 식물 내로 흡수, 이동 및 응집에 관련된 연구들이 이루어지고 있다. 식물의 흡수, 이동이 나노입자들의 모양, 크기 및 구성에 따라 다름이 보고 되고 있다. 특히 경제적으로는 식물의 발아율 증대, 금속 미네랄의 축적에 초점이 맞추어져 있었다. Studies related to the absorption, migration, and aggregation of these metal and oxide mineral nanoparticles into plants are being made. It has been reported that the absorption and migration of plants depends on the shape, size and composition of nanoparticles. In particular, economically, the focus was on increasing the germination rate of plants and accumulating metal minerals.
하지만 제조된 나노입자들의 독성, 고농도 및 입자의 뭉침으로 인한 식물 성장의 저해, 광합성 과정에서의 수분 전달 감소, 활성 산소의 생성 및 DNA 구조의 손상 등으로 일차적인 피해가 일어나고, 이차적으로 이를 통해 식물로부터 환경의 오염 주범이 되는 부산물의 발생을 걱정하게 되었다. 또한 독성 물질을 포함한 미네랄 나노입자를 흡수하거나 특정농도 이상의 고농도로 미네랄 나노입자를 흡수하는 경우 식물에 독성을 유발하는 신 물질의 합성을 유도하고 이는 생리적, 생태학적, 유전적 구성을 변화시켜 작물의 성장 및 생산성에 큰 영향을 미친다.However, primary damage occurs due to the toxicity of the manufactured nanoparticles, inhibition of plant growth due to high concentration and particle aggregation, reduced water transfer during photosynthesis, generation of active oxygen and damage to DNA structure, etc. From there, I became concerned about the generation of by-products, which are the main culprits of environmental pollution. In addition, when mineral nanoparticles containing toxic substances are absorbed or when mineral nanoparticles are absorbed at high concentrations above a certain concentration, it induces the synthesis of new substances that cause toxicity to plants, which changes the physiological, ecological and genetic composition of crops. It has a major impact on growth and productivity.
많은 연구들은 제조된 독성이 있는 미네랄 나노입자들의 활성 산소의 생성으로 식물에 독성을 일으키고 이는 씨앗의 발아율 감소, 뿌리와 싹의 길이 감소, DNA의 손상 증가, 광합성의 감소로 인한 식물의 생기 감소 등의 결과들을 보여주어 나노입자들을 이용한 식물의 응용은 한계를 보여왔다.Many studies have shown that the production of toxic mineral nanoparticles causes toxicity to plants by the generation of active oxygen, which decreases the germination rate of seeds, decreases the length of roots and shoots, increases DNA damage, decreases the vitality of plants due to decrease in photosynthesis, etc. By showing the results of the nanoparticles, the application of plants using nanoparticles has been limited.
본 발명은 무독성의 미네랄 금속의 나노입자를 화학적 약품의 사용 없이 물리적 증착 기법으로 제조하는 방법으로, 동물 및 식물에 필요한 고 효율의 금속 미네랄 나노입자를 식물에 영양분이 되고 수용액에서 쉽게 녹는 고체 영양제 분말 담체 위에 형성하는 방법에 관한 것이다. 즉, 무독성의 금속 미네랄 함유 복합 영양제를 제조한 후, 이를 동물 및 식물에 투여하는 것에 관한 발명이다. 즉, 본 발명의 미네랄 금속 나노입자가 포함된 동물 및 식물 영양제를 동물 및 식물에 투여하여 동물 및 식물의 성장의 촉진 및 발아율의 증대를 이루는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for producing non-toxic mineral metal nanoparticles by physical vapor deposition without the use of chemical agents. Solid nutrient powder that provides high-efficiency metal mineral nanoparticles necessary for animals and plants to plants and easily soluble in aqueous solution. It relates to a method of forming on a carrier. That is, after preparing a non-toxic metal-mineral-containing complex nutritional supplement, it is an invention related to administering it to animals and plants. That is, it relates to a method of promoting the growth of animals and plants and increasing the germination rate by administering the animal and plant nutrients containing the mineral metal nanoparticles of the present invention to animals and plants.
산업의 발전으로 식물에 있어서 성장 촉진 및 다양한 건강기능을 함유한 (예, 미네랄, 특정 생약 유기물 등) 기능성 식물의 제조에 대한 수요가 있다. 이러한 수요에 부응하여, 식물에 독성의 농약을 투여하는 대신, 항균 기능을 갖는 금속 미네랄을 투여하여 특정 미네랄 함유 식물을 재배하거나 특정 기능성 유기물 생성 식물을 통한 필수 영양소 함유 식물을 얻기 위한 다양한 방법들이 개발되어 시행되고 있다.With the development of industry, there is a demand for the production of functional plants (eg, minerals, specific herbal organic substances, etc.) containing various health functions and growth promotion in plants. In response to this demand, instead of administering toxic pesticides to plants, various methods have been developed to grow plants containing specific minerals by administering metal minerals with antibacterial properties, or to obtain plants containing essential nutrients through plants that produce specific functional organic matter. and is being implemented.
그 중에서도 금속 또는 금속 산화물 나노입자를 이용한 성장 촉진 및 배아 발아율 확대에 대한 많은 연구들이 있었다. 비특허 문헌 1의 경우 다양한 종류의 나노입자들 예를 들어 Fe, Al, Ag, Au, Si, Cu, CeO2, ZnO, TiO2 등의 나노입자 및 다양한 종류의 카본 나노 튜브를 이용하여 다양한 종류의 식물들에 대하여 2- 100nm의 입자 크기, 60 - 2000ppm 의 농도로 실험한 결과들에서 배아의 배아율 증대, 뿌리의 성장 촉진, 생육 증대 관련 다양한 결과들을 발표하였다. 하지만 대부분의 경우 정확한 효과를 보지 못하고 심지어 성장촉진과 배아율 증대를 위한 목적에선 부정적 결과들을 보고하고 있다. Among them, there have been many studies on growth promotion and embryo germination rate expansion using metal or metal oxide nanoparticles. In the case of Non-Patent Document 1, various types of nanoparticles are used, for example, nanoparticles such as Fe, Al, Ag, Au, Si, Cu, CeO 2 , ZnO, TiO 2 , and various types of carbon nanotubes. In the results of experiments with a particle size of 2-100nm and a concentration of 60-2000ppm for plants of However, in most cases, the exact effect is not seen, and even negative results are reported for the purpose of promoting growth and increasing the embryo rate.
비특허 문헌 2 의 경우 유채 씨(Brassica napus)에 ZnO 가루(크기 155- 590nm), ZnO 나노입자(크기 50 nm) 및 Zn2+ 를 이용하여 10- 100mg/L 농도로 매 10일 마다 투여하며 2달동안 키웠다. 하지만 Zn2+ 의 경우 고농도로 갈수록 초기부터 식물이 말라 죽었으며 나노입자의 ZnO가 큰 입자의 ZnO 보다는 상대적으로 성장을 촉진시키는 것을 확인하였고, 추가로 다양한 염록소, 활성 산소, 단백질의 농도 등을 측정하며 관찰 하였는데 이들 값의 차이는 크게 보이지 않았으며 식물에 ZnO의 축적은 관찰하지 않았다. In the case of Non-Patent
이후 다양한 연구가 있었으나 식물과 필수 미네랄의 관계는 설명되지 않았으며 이에 대한 총체적 의미로 나노입자의 독성이란 표현으로 표시하면서 대부분의 실험 보고들은 수경법의 설치, 또는 식물 성장 환경들의 다양한 조건을 반영하지 못했다고 종합 결과를 보고하였다. Since then, there have been various studies, but the relationship between plants and essential minerals has not been explained, and most of the experimental reports did not reflect the installation of hydroponics or the various conditions of the plant growth environment, while expressing the expression of the toxicity of nanoparticles in a general sense. The overall results were reported.
금속 미네랄을 나노입자로 만들어 식물에 투여하여 성장촉진, 배아율 증대를 통한 생산성 증대, 신규 기능성 유기물 합성 등에 이용하려는 주요 이유들은 금속 미네랄 나노입자를 사용할 경우 첫째, 나노입자는 높은 표면적을 갖기에 식물이 섭취하려는 금속 이온들을 쉽게 금속 고체에서 이온으로 효율적으로 변환시킬 수 있어 소량으로도 효과를 볼 수가 있기 때문이다(고 효율성). 둘째, 화학적 방법으로 생산된 금속이온의 경우 식물이 필요로 하는 미네랄 이온을 투여한 그 순간만 흡수를 하고 흡수되지 않고 남아있는 이온성 미네랄들은 물의 흐름에 의하여 식물이 흡수에 이용할 수 있는 토양 부근에서 멀리 이동을 하게 되는 반면 나노입자의 금속 덩어리가 식물 주변에 있는 경우 지속적으로 물 분자와 만나 계속 미량의 미네랄로 이온화하여 식물에 흡수될 수가 있기 때문이다(지속적 금속 이온 미네랄 제공). 셋째, 일반적인 금속 덩어리의 경우 금속이나 금속산화물 덩어리 주변만 과량의 필수 이온 미네랄이 존재하여 주변 식물에만 이온 미네랄을 공급할 수 있는 반면, 금속 나노입자의 경우 분산이 잘되어 있는 경우, 흙 주변에 고르게 분포하게 되게 이온화된 미량 미네랄들이 고르게 미량의 농도로 분포하여 전체적으로 고르게 식물의 성장에 도움을 주기 때문이다(미네랄 이온 농도 균일성). 넷째, 경제적인 측면에서 보면 종래의 화학적 금속 이온 미네랄 투여는 주기적으로 인력을 동원하여 식물에 과량의 미네랄을 투여해야 하고 식물에 흡수를 이루지 못한 낭비되는 금속이온들이 많은 반면 금속 나노입자의 경우 상대적으로 투여 횟수가 적어 재료의 낭비가 적고 투여를 위한 인건비 감소가 크기 때문이다. 다섯째, 환경 오염측면에선 화학적으로 만든 금속이온 미네랄들은 지속적으로 과량을 투여 해야 함으로 토양 주변에 금속이온의 음이온들(예를들면 Cl-, SO4-2, OH- 등)에 의한 토양의 산성화가 촉진되고, 흡수 후 남은 금속이온들이 주변 하천으로 흘러 들어가게 됨에 따라 주변 환경 오염의 주범이 되기 때문이다. Metallic minerals are made into nanoparticles and administered to plants to promote growth, increase productivity by increasing the germination rate, and synthesize new functional organic substances. This is because the metal ions to be ingested can be easily converted into ions from the solid metal, so that even a small amount can be effective (high efficiency). Second, in the case of metal ions produced by chemical methods, they are absorbed only at the moment when the mineral ions needed by plants are administered, and the remaining ionic minerals that are not absorbed are stored in the vicinity of the soil that plants can use for absorption by the flow of water. This is because, on the other hand, if the metal mass of nanoparticles is around the plant, it continuously meets water molecules and continues to be ionized into trace minerals and can be absorbed by the plant (providing continuous metal ion minerals). Third, in the case of a general metal mass, there is an excess of essential ionic minerals only around the metal or metal oxide mass, so that only the surrounding plants can supply the ionic minerals, whereas in the case of metal nanoparticles, if they are well dispersed, they are evenly distributed around the soil This is because the ionized trace minerals are evenly distributed in trace concentrations to help the growth of plants evenly throughout (mineral ion concentration uniformity). Fourth, from an economic point of view, conventional chemical metal ion and mineral administration requires periodic mobilization of manpower to administer excess minerals to plants, and there are many wasted metal ions that cannot be absorbed by plants, whereas metal nanoparticles are relatively This is because the number of administration is small, so material waste is small, and the labor cost for administration is greatly reduced. Fifth, in terms of environmental pollution, chemically made metal ion minerals must be continuously administered in excess, so soil acidification is promoted by anions of metal ions (eg Cl - , SO4 -2 , OH - , etc.) around the soil. This is because the metal ions remaining after absorption flow into the surrounding rivers and become the main culprit of environmental pollution.
한편, 위와 같이 금속 미네랄을 나노입자화하여 사용할 경우 다양한 장점이 있어 사용하였으나 현재까지 위에 열거한 식물에 주입하기 위한 다양한 종류의 나노입자들은 제조 과정에서 독성 물질들이 사용되기에 제조후 남아있는 독성물질들을 세척해야 하는 문제가 있다. 또한 세척했다고는 하지만 잔류 독성 물질들이 남아 있어 식물들의 성장에 도움을 주어야할 미네랄들이 씨앗들이 발아하고 성장하는 것을 저해하는 문제가 있다. 또한 다양한 농도 600- 2000ppm 의 나노입자를 흙에 직접 뿌리던가 물에 녹여 식물에 투입하였지만 나노입자들이 잘 분산되지 않고 뭉침현상이 발생하여 실질적인 미량의 금속미네랄이 필요로 하는 나노입자의 효과를 부여하는 것이 아닌 기계적 밀링의 나노입자들처럼 크기가 커진 상태로 존재하기 때문에 나노입자의 효과를 보지 못했으며 고농도의 재료를 만들어야 하기에 식물에 좋은 결과를 만들었다 하더라도 식물을 성장시키고 원하는 결과의 수확까지는 제조 단가가 너무 높다는 문제가 있다. On the other hand, as above, when metal minerals are used as nanoparticles, they have various advantages. I have a problem with cleaning them. In addition, although it is washed, there is a problem that residual toxic substances remain, and minerals that should help the growth of plants inhibit the germination and growth of seeds. In addition, although nanoparticles of various concentrations of 600-2000ppm were sprayed directly on the soil or dissolved in water and put into plants, the nanoparticles were not well dispersed and agglomeration occurred. Because they exist in an enlarged state like nanoparticles of mechanical milling rather than mechanical milling, the effect of nanoparticles was not seen. There is a problem that is too high.
본 발명은 식물에 독성이 없고 성장을 촉진하는 나노입자 (미량 미네랄) 및 식물 영양제로 이루어져 있어서 두 가지 이상의 기능을 갖는 복합 영양제 또는 비료를 물리적 방법으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다. 금속 미네랄 나노입자를 만들기 위한 담체로 식물의 영양제가 되는 담체들을 이용하여 미네랄 금속의 나노입자를 제조하여 식물의 성장 촉진에 유익한 미네랄을 함유한 식물의 영양제 또는 비료의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다. 또한 저농도의 금속 미네랄을 안정한 콜로이드 형태로 만들어 식물에 투여함으로 식물의 성장에 무리가 없으면서 특정 미네랄을 많이 함유한 식물을 효율적으로 성장 시키는 방법을 제공하고자 한다.The present invention is not toxic to plants and consists of nanoparticles (trace minerals) and plant nutrients that promote growth to provide a method for manufacturing complex nutrients or fertilizers having two or more functions by a physical method. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a plant nutrient or fertilizer containing minerals beneficial to plant growth promotion by preparing mineral metal nanoparticles by using carriers that are nutrient for plants as a carrier for making metal mineral nanoparticles. In addition, it is intended to provide a method for efficiently growing plants containing a lot of specific minerals while making low-concentration metal minerals in a stable colloidal form and administering them to plants without any difficulty in plant growth.
상기 목적 달성을 위하여 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention
(a) 건조된 상태의 식물 영양제의 고체 알갱이를 준비하는 단계 및(a) preparing solid granules of a plant nutrient in a dried state, and
(b) 상기 영양제 고체 알갱이 표면에 미네랄 금속 나노입자를 증착시키는 단계를 포함하는 식물의 영양제 표면에 미네랄 금속 나노입자가 증착된 금속 나노입자 포함 복합 영양제를 제조하는 방법을 제공한다.(B) provides a method for manufacturing a complex nutrient containing metal nanoparticles deposited mineral metal nanoparticles on the nutrient surface of a plant comprising the step of depositing mineral metal nanoparticles on the surface of the nutrient solid grains.
본 발명은the present invention
(a) 건조된 상태의 식물에 영양분이 되는 포도당, 과당, 녹말가루, 무기질 비료 및 유기물 분해 균제 분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종이상의 영양제의 고체 알갱이를 준비하는 단계,(a) preparing solid granules of one or more nutrients selected from the group consisting of glucose, fructose, starch powder, mineral fertilizer and organic matter decomposition fungicide powder, which are nutrients to plants in a dried state;
(b) 상기 영양제 고체 알갱이 표면에 식물이 필요로 하는 미네랄 금속을 물리적 방법으로 나노입자로 증착시키는 단계를 포함하는 식물의 영양제 표면에 미네랄 금속 나노입자가 증착된 금속 나노입자 포함 복합 영양제를 제조하는 방법을 제공한다. (B) The mineral metal nanoparticles are deposited on the surface of the plant nutrients comprising the step of depositing the mineral metal required by the plant as nanoparticles in a physical way on the surface of the nutrient solid grains to produce a complex nutrient containing metal nanoparticles provide a way
본 발명은 상기 무기질 비료가 인, 질소, 칼슘 또는 칼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 영양제 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a complex nutrient, characterized in that the inorganic fertilizer comprises phosphorus, nitrogen, calcium or potassium.
본 발명은 상기 유기물 분해 균제가 유산균 또는 효모인 것을 특징으로 하는 복합 영양제 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a complex nutrient, characterized in that the organic substance decomposing fungicide is lactic acid bacteria or yeast.
본 발명은 상기 미네랄 금속은 실리콘 (Si), 구리 (Cu), 아연 (Zn), 황동 (Brass), 알루미늄 (Al), 베릴륨 (Be), 마그네슘 (Mg), 게르마늄(Ge), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 이트륨 (Y), 티타늄 (Ti), 지르코늄 (Zr), 하프뮴 (Hf), 바나듐 (V), 니오븀 (Nb), 탄탈륨 (Ta), 란타늄 (La), 은 (Ag), 금 (Au), 백금 (Pt), 팔라듐 (Pd) 및 이들의 산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 복합 영양제 제조 방법을 제공한다.In the present invention, the mineral metal is silicon (Si), copper (Cu), zinc (Zn), brass (Brass), aluminum (Al), beryllium (Be), magnesium (Mg), germanium (Ge), strontium (Sr) ), barium (Ba), yttrium (Y), titanium (Ti), zirconium (Zr), hafmium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), lanthanum (La), silver ( Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd) and provides a method for manufacturing a complex nutritional supplement, characterized in that at least one selected from the group consisting of oxides thereof.
또한, 본 발명은 상기 물리적 방법으로 나노입자로 증착시키는 단계가 진공 증착조 내에서 진공 증착 방법에 의한 것을 특징으로 하는 복합 영양제 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing complex nutrients, characterized in that the step of depositing nanoparticles by the physical method is by a vacuum deposition method in a vacuum deposition tank.
상기 진공 증착 방법은 식물의 영양제를 담은 교반조와 금속 증착원을 구비한 진공 증착조 내에서 식물의 영양제를 교반조 내에서 교반하면서 미네랄 금속 증기 입자를 발생시켜 식물 영양제 표면에 직접 부착되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합 영양제 제조 방법을 제공한다.The vacuum deposition method generates mineral metal vapor particles while stirring the plant nutrients in the stirring tank in a vacuum deposition tank having a stirring tank containing plant nutrients and a metal deposition source so that they are directly attached to the surface of the plant nutrients It provides a method for manufacturing a complex nutritional supplement.
본 발명은 상기 방법으로 제조된 금속 나노입자 포함 복합 영양제를 제공한다.The present invention provides a complex nutritional supplement containing metal nanoparticles prepared by the above method.
본 발명은 제작 공정상 미네랄 금속 나노입자가 식물의 영양제인 고체 분말에 바로 부착되기 때문에 별도의 금속 미네랄 나노입자와 식물의 영양제를 혼합 분산하는 공정 또는 별도의 분산제가 필요 없는 장점이 있다. 또한 화학적 공정에서 필요한 환원제와 같은 첨가제가 필요 없기 때문에 식물에 독성이 되는 유독한 산, 염기, 휘발성 유기화합물을 포함하지 않는 금속 미네랄 나노입자 포함 복합 영양제를 제공하는 효과가 있다.The present invention has the advantage of not requiring a separate dispersing agent or a process of mixing and dispersing a separate metal mineral nanoparticle and a plant nutrient because the mineral metal nanoparticles are directly attached to the solid powder, which is a plant nutrient in the manufacturing process. In addition, since it does not require additives such as reducing agents required in the chemical process, it has the effect of providing a complex nutritional supplement containing metal mineral nanoparticles that does not contain toxic acids, bases, and volatile organic compounds that are toxic to plants.
본 발명은 다양한 종류의 기능을 갖는 식물의 영양제에 부착된 다양한 기능의 금속 미네랄 나노입자가 2~30nm 크기로 미세하여 높은 표면적을 이용한 높은 금속 이온화율을 보이고, 이에 따라 높은 살균력 또는 토양의 환원력을 갖고, 지속적 미네랄 이온 방출의 활성을 보이는 효과가 있다. 다양한 종류의 식물 영양제 분말에 기능성 금속 미네랄 나노입자들을 100 - 50,000ppm까지 다양한 농도로 식물에 해가 되는 독성물질(산, 염기, 휘발성 유기화합물 등)의 사용 없이 중착시킬 수 있으며 이들을 단독으로 또는 기존의 제품과 함께 사용하여 식물의 배아율 증대, 성장 촉진, 식물 내에 특정 미네랄 제공 등을 할 수 있는 효과가 있다. The present invention shows a high metal ionization rate using a high surface area because metal mineral nanoparticles of various functions attached to nutrients of plants having various types of functions are fine with a size of 2 to 30 nm, and thus high sterilization or soil reducing power. It has the effect of showing the activity of continuous mineral ion release. Functional metal and mineral nanoparticles can be deposited in various types of plant nutrient powders at various concentrations from 100 to 50,000 ppm without the use of toxic substances (acids, bases, volatile organic compounds, etc.) It has the effect of increasing the germination rate of plants, promoting growth, and providing specific minerals in plants when used with
도 1은 본 발명의 식물의 영양제 위에 미네랄 금속 나노입자 제조방법 모식도.
도 2는 A, B, C, D에 각각 식물 영양제 포도당 분말, 식물 영양제 포도당 분말 위에 은 나노입자가 증착된 은 + 포도당, 아연 나노입자가 증착된 아연 + 포도당, 구리 나노입자가 증착된 구리+ 포도당 사진.
도 3은 식물성 비료인 인산 칼륨 및 질산 칼륨에 형성된 구리 나노입자의 사진. 3A: 인산 칼륨(KH2PO4), 3B: 구리나노입자 형성 인산 칼륨(Cu/KH2PO4), 3C: 질산 칼륨(K NO3), 3D: 구리 나노입자 형성 질산 칼륨(Cu/KNO3)
도 4는 본 발명의 은/ 포도당의 은(Ag)의 투과전자현미경 사진.
도 5는 도 2에 도시된 은 + 포도당, 아연 + 포도당, 구리+ 포도당이 물에 첨가된 경우의 결과 사진.
도 6 내지 도 9 는 경상북도 성주군의 일반 비닐하우스에서 식물의 성장과정을 관찰한 것으로, 왼쪽은 물에 은/포도당 200ppm 짜리를 만들고 이를 0.4 ppm 으로 하고 토양 속에 물 관을 통해 투여한 후의 사진이고 오른쪽은 같은 기간 동안 일반 농약을 토양에 투여하였을 때의 성장과정 사진.
도 10 내지 도 14는 미네랄 은/ 포도당(왼쪽)과 일반 물(오른쪽)로 재배한 콩나물 성장 진행 사진.
도 10는 미네랄 은/ 포도당과 일반 물로 재배한 콩나물 성장 진행 사진으로 장치 설정 후 각각 약 1일 8시간, 2일 8시간 경과 후의 사진.
도 11은 미네랄 은/ 포도당과 일반 물로 재배한 콩나물 성장 진행 사진으로 장치 설정 후 각각 약 5일 8시간 경과 후의 사진 및 재배 후 남아 있는 발아하지 못한 콩나물의 사진.
도 12는 미네랄 은/ 포도당과 일반 물로 재배한 콩나물 성장 진행 사진으로 장치 설정 후 각 각 약 3일 8시간, 4일 8시간 경과 후의 콩나물 사진.
도 13은 미네랄 은/ 포도당과 일반 물로 재배한 콩나물 성장 진행 사진으로 장치 설정 후 5일 8시간 경과 후의 재배 후 남아 있는 발아하지 못한 콩나물 사진
도 14는 미네랄 은/ 포도당과 일반 물로 콩나물을 재배하는 과정에서의 3일차 콩나물의 성장사진
도 15는 미네랄 아연/ 포도당과 일반 물로 콩나물을 재배하는 과정에서의 1일차 및 3일차 콩나물의 성장사진
도 16은 다공질 점토에 금속 나노입자의 흡착과정과 점토에 흡착된 금속 나노입자들의 사진.
도 17은 다공질 점토에 금속 나노입자의 흡착 거동 및 이때 지속적 금속 이온 방출 거동 모식도. 도 17A는 토양을 이루는 점토들의 분말과 이에 물 분자가 첨가될 경우 점토 분말 주위에 물 분자가 감싸고 있는 것에 대한 모식도. 도 17B는 본 발명에서 만든 금속 미네랄 나노입자들을 물에 넣어 금속 콜로이드(colloid)를 만들고 이를 도 17A의 상태에 뿌려 주었을 경우 금속 미네랄 나노입자들이 점토의 표면에 기존에 존재한 물들에 의하여 고르게 점토분말들 주위로 분산되는 모식도.
도 18A는 높은 표면에너지를 가지고 있는 금속 미네랄 나노입자들이 쉽게 점토의 표면에 흡착하게 되어 점토 표면에 정착하게 되는 것의 모식도. 도 18B는 점토에 흡착된 금속 미네랄 나노입자들이 물과 반응하여 지속적 M+ 이온을 생성하는 모식도
도 19는 기존의 금속이온 미네랄을 식물에 분무해주었을 경우와 본 발명에서 만든 금속 미네랄의 M+이온 방출 모식도 1 is a schematic diagram of a method for manufacturing mineral metal nanoparticles on a plant nutrient of the present invention.
Figure 2 shows A, B, C, D, respectively, plant nutrient glucose powder, plant nutrient glucose powder deposited on silver nanoparticles silver + glucose, zinc nanoparticles deposited zinc + glucose, copper nanoparticles deposited copper + glucose photo.
3 is a photograph of copper nanoparticles formed in potassium phosphate and potassium nitrate, which are vegetable fertilizers. 3A: potassium phosphate (KH 2 PO 4 ), 3B: copper nanoparticle-forming potassium phosphate (Cu/KH 2 PO 4 ), 3C: potassium nitrate (K NO 3 ), 3D: copper nanoparticle-forming potassium nitrate (Cu/KNO) 3 )
4 is a transmission electron micrograph of silver (Ag) of silver / glucose of the present invention.
5 is a photograph of the result when silver + glucose, zinc + glucose, copper + glucose shown in FIG. 2 are added to water.
6 to 9 are observations of the growth process of plants in a general greenhouse in Seongju-gun, Gyeongsangbuk-do, and the left is a photograph after making 200 ppm of silver/glucose in water and making it 0.4 ppm and administering it through a water tube in the soil, and on the right is a photograph of the growth process when general pesticides were administered to the soil during the same period.
10 to 14 are photographs of growth progress of bean sprouts grown with mineral silver/glucose (left) and plain water (right).
10 is a photograph of the growth progress of bean sprouts grown with mineral silver/glucose and general water after device setting Photos taken after about 8 hours on 1 day and 8 hours on 2 days, respectively.
11 is a photograph of the growth progress of bean sprouts grown with mineral silver/glucose and general water, respectively, about 5 days and 8 hours after device setting, and photos of non-germinated bean sprouts remaining after cultivation.
12 is a photograph of the growth progress of bean sprouts grown with mineral silver/glucose and general water, respectively, after setting the device for about 3 days and 8 hours, and 4 days and 8 hours after the growth of bean sprouts.
13 is a photograph of the growth progress of bean sprouts grown with mineral silver/glucose and general water, and is a photograph of ungerminated bean sprouts remaining after 5 days and 8 hours after setting the device.
14 is a photograph of growth of bean sprouts on the 3rd day in the process of cultivating bean sprouts with mineral silver/glucose and general water
15 is a photograph of growth of the first and third day bean sprouts in the process of growing bean sprouts with mineral zinc/glucose and general water
16 is a photograph of the adsorption process of metal nanoparticles to porous clay and metal nanoparticles adsorbed to the clay.
17 is a schematic diagram of the adsorption behavior of metal nanoparticles on porous clay and the continuous metal ion emission behavior at this time. Fig. 17A is a schematic diagram of a powder of clay constituting a soil and a water molecule wrapped around the clay powder when water molecules are added thereto. FIG. 17B shows that when the metal mineral nanoparticles prepared in the present invention are put in water to make a metal colloid and sprayed in the state of FIG. 17A, the metal mineral nanoparticles are uniformly coated with water existing on the surface of the clay to form a clay powder Schematic diagram of dispersion around fields.
18A is a schematic diagram showing that metal mineral nanoparticles having high surface energy are easily adsorbed to the surface of the clay and settled on the surface of the clay. 18B is a schematic diagram in which metal mineral nanoparticles adsorbed on clay react with water to generate persistent M + ions
19 is a schematic diagram of M + ion release of metal minerals made in the present invention and when conventional metal ion minerals are sprayed on plants
본 발명은the present invention
(a) 건조된 상태의 식물 영양제의 고체 알갱이를 준비하는 단계,(a) preparing solid granules of plant nutrients in a dried state,
(b) 상기 영양제 고체 알갱이 표면에 미네랄 금속 나노입자를 증착시키는 단계를 포함하는 식물의 영양제 표면에 미네랄 금속 나노입자가 증착된 금속 나노입자 포함 복합 영양제를 제조하는 방법을 제공한다.(B) provides a method for manufacturing a complex nutrient containing metal nanoparticles deposited mineral metal nanoparticles on the nutrient surface of a plant comprising the step of depositing mineral metal nanoparticles on the surface of the nutrient solid grains.
이하 본 발명을 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that there is, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명의 제조방법으로 제조된 미네랄 금속 나노입자 포함 복합 영양제는 식물이 필요로 하는 금속 미네랄을 나노입자화하여 고효율의 미네랄 금속 나노입자 역할과 식물 영양제의 두 기능을 동시에 갖는 복합기능을 갖는 것이다. 또한 상기 복합 영양제는 식물에 투여하기 전에 간단히 식물이 필요로 하는 물과 혼합하여 사용 가능하기 때문에 미네랄 투여를 위한 별도의 제조 공정을 필요로 하지 않는다. The complex nutrient containing mineral metal nanoparticles prepared by the manufacturing method of the present invention has a complex function of simultaneously having two functions of a high-efficiency mineral metal nanoparticle role and a plant nutrient by making the metal minerals required by plants into nanoparticles. In addition, the complex nutritional agent does not require a separate manufacturing process for mineral administration because it can be used by simply mixing with the water required by the plant before administration to the plant.
또한 본 발명은 이렇게 물리적 방법으로 만들어진 미네랄 금속 나노입자가 증착된 식물의 영양제로서 미네랄과 영양제가 동시에 간단하게 투여됨과 동시에 환경 오염을 일으킬 어떤 화학 음이온들(예: Cl-, SO4-2, OH- 등) 들을 포함하고 있지 않으므로 과량 사용에 의한 토양의 급속한 산성화를 일으킬 염려가 없으며 낮은 농도에서도 높은 미네랄 투여 성능이 기대된다. In addition, the present invention is a nutrient for plants on which mineral metal nanoparticles made by such a physical method are deposited, and minerals and nutrients are simply administered at the same time, and at the same time, certain chemical anions (eg Cl - , SO4 -2 , OH - etc.), so there is no fear of causing rapid acidification of the soil due to excessive use, and high mineral dosing performance is expected even at low concentrations.
또한 본 발명의 방법은 물리적 방법이므로 불순물 유입이 없고 이온 미네랄을 제조하면서 생성되는 다양한 환경오염 물질들을 배출할 염려도 없으며 다양한 미네랄 금속 나노입자들을 동시에 또는 단계별로 형성이 가능하며 미네랄 금속 나노입자들은 고체 분말 상태로 상온에서 오랜 보존이 가능하여 입자가 안정한 상태로 유지되어 보존기간에 관여하지 않고 고효율의 미네랄 투여 특성을 발휘할 수 있다.In addition, since the method of the present invention is a physical method, there is no inflow of impurities, there is no concern about discharging various environmental pollutants generated while manufacturing ionic minerals, and various mineral metal nanoparticles can be formed simultaneously or in stages, and mineral metal nanoparticles are solid. It can be stored in a powder state for a long time at room temperature, so that the particles are maintained in a stable state, thereby exhibiting high-efficiency mineral dosing characteristics without being involved in the storage period.
도 1에 본 발명에 의한 식물 영양제 분말에 미네랄 금속 나노입자를 형성 하는 제작 공정도를 간략하게 도시하였다. 상기 식물 영양제 분말에 미네랄 금속 나노입자를 증착시키기 위한 방법은 진공 증착조 내에서 진공 증착되는 방법인 것이 바람직하다. 1 is a schematic diagram of a manufacturing process for forming mineral metal nanoparticles in a plant nutrient powder according to the present invention. The method for depositing the mineral metal nanoparticles on the plant nutrient powder is preferably a method of vacuum deposition in a vacuum deposition tank.
상기 진공 증착을 보다 상세히 설명하면, 진공 증착은 진공 증착조, 상기 진공 증착조 내의 하부에 구비된 교반조, 상기 교반조 내에 구비되고 담체 즉, 식물 영양제 분말을 교반하는 스크류, 및 상기 진공 증착조 내의 교반조 상부에 구비되고 금속 증기 입자를 발생시키는 증착원으로 구성되는 금속 입자 증착장치를 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 진공 증착조의 진공도를 10-4 ~ 10-6torr 로 조절할 수 있다. 상기 진공도가 10-4torr 이하의 저진공에서는 증기 입자가 발생되는 증착원으로부터 가까운 담체 쪽에는 나노입자 형성을 위한 증기 입자가 두껍게 증착되지만, 담체들이 증착원에서 멀어질수록 증기 입자들의 평균 자유 행적의 거리가 짧아져서 증기 입자는 담체에 증착되지 않게 된다.When describing the vacuum deposition in more detail, the vacuum deposition is a vacuum deposition tank, a stirring tank provided in the lower part of the vacuum deposition tank, a screw provided in the stirring tank and agitating a carrier, that is, plant nutrient powder, and the vacuum deposition tank It can be made by using a metal particle deposition apparatus provided on the upper part of the stirring tank in the interior and composed of a deposition source for generating metal vapor particles. The vacuum degree of the vacuum deposition tank may be adjusted to 10 -4 to 10 -6 torr. In a low vacuum with a vacuum degree of 10 -4 torr or less, vapor particles for nanoparticle formation are thickly deposited on the carrier side near the vapor source where vapor particles are generated, but as the carriers move away from the vapor source, the average free path of vapor particles As the distance of the s is shortened, vapor particles are not deposited on the carrier.
상기 진공 증착에서 식물에 필요로 하는 영양제 분말을 교반하는 스크류의 속도를 1 내지 200rpm, 바람직하게는 10 내지 100rpm 으로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 교반속도가 1rpm 미만일 경우에는 교반이 충분히 이루어지지 않아 미네랄 금속 증기입자가 영양제 표면에 균일하게 부착되지 못하는 문제점이 있으며, 교반 속도가 200rpm을 초과할 경우에는 교반되는 영양제 분말들이 비산되어 금속 증착원에 달라 붙어 전기적 쇼트를 일으키는 문제점이 있다.The speed of the screw for stirring the nutrient powder required for plants in the vacuum deposition is preferably adjusted to 1 to 200 rpm, preferably 10 to 100 rpm. When the stirring speed is less than 1 rpm, there is a problem that the agitation is not performed sufficiently, so that the mineral metal vapor particles are not uniformly attached to the surface of the nutrient. There is a problem of causing an electric short by sticking to the
진공 증착조의 진공도는 불활성 가스를 포함시켜 조절하며, 상기 불활성 가스는 아르곤(Ar), 네온(Ne), N2, O2, CH4등 일 수 있다.The vacuum degree of the vacuum deposition tank is controlled by including an inert gas, and the inert gas may be argon (Ar), neon (Ne), N 2 , O 2 , CH 4 , and the like.
상기 증착원을 이용하여 미네랄 금속 나노입자 형성을 위한 증기입자를 발생시키는 단계는, 물리적 기상증착법을 사용할 수 있으며, 그 예로 저항 가열법, 플라즈마 가열법, 유도가열법, 레이저 가열법 등의 열 증착, 디시 스퍼터링(DC Sputtering), 디시 알에프 스퍼터링(DC-RF Sputtering), 레이저 스퍼터링, 전자 빔 증착(E-Beam Evaproation) 등을 들 수 있다.In the step of generating vapor particles for forming mineral metal nanoparticles using the deposition source, a physical vapor deposition method may be used, for example, thermal deposition such as resistance heating method, plasma heating method, induction heating method, laser heating method, etc. , DC sputtering, DC-RF sputtering, laser sputtering, E-Beam Evaproation, and the like.
본 발명에서 증착 시간은 필요 미네랄 금속 나노입자의 농도에 따라 10 분에서 20 시간일 수 있다. 상기 시간을 조절함에 따라 식물의 영양제에 미네랄 금속 나노입자의 농도를 제어할 수 있다. 즉, 식물의 종류에 따라 토양에 투여를 위한 적정 농도, 또는 용도에 따라 성장 촉진을 위한 미네랄 금속 나노입자의 농도를 바람직하게는 100 ~ 50,000ppm로 만들어 주기 위하여 상기 시간 범위에서 증착시간을 조절할 수 있다.In the present invention, the deposition time may be 10 minutes to 20 hours depending on the concentration of the required mineral metal nanoparticles. By adjusting the time, it is possible to control the concentration of the mineral metal nanoparticles in the nutrients of plants. That is, the deposition time can be adjusted in the above time range to preferably make the concentration of mineral metal nanoparticles for growth promotion in the range of 100 to 50,000 ppm, depending on the type of plant and the appropriate concentration for administration to the soil, or depending on the use. have.
상기 진공 증착은 증착조의 진공도, 스크류의 속도, 증착 시간, 증착 파워 등을 조절함으로써 미네랄 금속 나노입자의 성장을 제어하여 식물의 영양제에 증착되는 미네랄 금속 나노입자의 크기 및 양을 조절할 수 있다. The vacuum deposition can control the growth of mineral metal nanoparticles by controlling the vacuum degree of the deposition tank, the speed of the screw, the deposition time, the deposition power, and the like, thereby controlling the size and amount of the mineral metal nanoparticles deposited in the nutrients of plants.
본 발명은 식물 영양제 위에 상기 농도로 증착된 나노입자를 식물에 투여할 경우 0.1 - 200ppm의 농도로 희석해서 사용할 수 있다.In the present invention, when the nanoparticles deposited at the above concentration on a plant nutrient are administered to a plant, it can be diluted to a concentration of 0.1 - 200 ppm.
상기 미네랄 금속 나노입자는 식물의 성장촉진, 외부 균에 대한 저항증진을 갖는 금속의 나노입자이면 모두 사용 가능한데, 실리콘 (Si), 구리 (Cu), 아연 (Zn), 황동 (Brass), 알루미늄 (Al), 베릴륨 (Be), 마그네슘 (Mg), 게르마늄(Ge), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 이트륨 (Y), 티타늄 (Ti), 지르코늄 (Zr), 하프뮴 (Hf), 바나듐 (V), 니오븀 (Nb), 탄탈륨 (Ta), 란타늄 (La), 은 (Ag), 금 (Au), 백금 (Pt), 팔라듐 (Pd) 및 이들의 산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 구리, 은, 아연, 황동, 청동 등의 금속을 사용할 수 있다. The mineral metal nanoparticles can be used as long as they are metal nanoparticles that promote plant growth and enhance resistance to external bacteria, silicon (Si), copper (Cu), zinc (Zn), brass (Brass), aluminum ( Al), beryllium (Be), magnesium (Mg), germanium (Ge), strontium (Sr), barium (Ba), yttrium (Y), titanium (Ti), zirconium (Zr), hafmium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), lanthanum (La), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), and one selected from the group consisting of oxides thereof may be more than Preferably, metals such as copper, silver, zinc, brass, and bronze may be used.
금속 나노입자의 평균크기는 2~30nm, 바람직하게는 2~10nm이다. 나노입자들이 상기와 같은 크기로 형성되는 경우 나노입자 간의 뭉침 현상이 방지되고 수분의 흡수와 함께 금속 나노입자가 잘 분산되어 균일하게 미네랄 금속 나노입자가 갖는 성질을 구현할 수 있다. 즉, 본 발명의 방법으로 만들어진 미네랄 금속 나노입자들은 크기가 2~30nm, 더욱 바람직하게는 2~10 nm 크기여서 금속 증기 응축법처럼 크기(50~100nm)가 크지 않아 적은 양으로 금속의 표면적을 증대시킬 수 있으며, 화학적 방법처럼 분산제, 용매 등을 사용하지 않고 나노입자들을 식물의 영양제에 직접 증착 형성 시킴으로써 별도의 용매 또는 분산제 제거를 위한 공정이 필요하지 않다. The average size of the metal nanoparticles is 2 to 30 nm, preferably 2 to 10 nm. When the nanoparticles are formed in the same size as described above, aggregation between the nanoparticles is prevented, and the metal nanoparticles are well dispersed with absorption of moisture, so that the properties of the mineral metal nanoparticles can be uniformly implemented. That is, the mineral metal nanoparticles made by the method of the present invention have a size of 2 to 30 nm, more preferably 2 to 10 nm, so the size (50 to 100 nm) is not as large as the metal vapor condensation method, so the surface area of the metal is reduced in a small amount. It can be increased, and there is no need for a separate solvent or dispersant removal process by directly depositing nanoparticles on plant nutrients without using a dispersing agent or solvent like a chemical method.
한편 종래 기술의 경우 나노입자의 뭉침 때문에 많은 양의 미네랄 금속 이온을 투여하여 가격경쟁력이 떨어졌으며 미네랄 투여시 지속성에 한계를 보였다. 이에 반해 본 발명의 방식으로 제작된 미네랄 금속 나노입자는 원재료에서 그대로 금속 나노입자로 변형되기 때문에 다른 이물질이 첨가될 수가 없어 순도가 높고 균일성이 뛰어나며, 식물의 영양제 물성에 영향을 주지 않는 장점이 있다.On the other hand, in the case of the prior art, because of the agglomeration of nanoparticles, a large amount of mineral metal ions were administered, so that price competitiveness was lowered, and there was a limit to the durability when administering minerals. On the other hand, since the mineral metal nanoparticles produced by the method of the present invention are transformed into metal nanoparticles as they are from the raw material, other foreign substances cannot be added, so the purity is high, the uniformity is excellent, and the advantage of not affecting the properties of nutrients of plants have.
본 발명의 식물 영양제는 식물에 투여하여 성장촉진, 외부 균 저항력 증대를 이루는 고체상의 분말이면 모두 가능하다. 본 발명의 식물 영양제는 식물에 영양분이 되는 포도당, 과당, 비타민류, 단백질 분말, 녹말가루, 무기질 비료, 퇴비 분말 및 유기물 분해 균제 분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종이상일 수 있다. 상기 무기질 비료는 바람직하게는 인, 질소, 칼슘 또는 칼륨 포함 비료이다. 상기 무기질 비료는 KNO3, K2O, Ca(NO3)2, NH4NO3, NH4H2PO4, (NH4)3 PO4, CO(NH2)2, P2O5, CaCO3, CaC, 칼슘분말, 황토, TiO2, 지올라이트, 석회석 및 조개껍질로 이루어진 군에서 선택되는 1종이상일 수 있다.The plant nutrient of the present invention can be administered to plants as long as it is a solid powder that promotes growth and increases resistance to external bacteria. The plant nutrient of the present invention may be at least one selected from the group consisting of glucose, fructose, vitamins, protein powder, starch powder, inorganic fertilizer, compost powder and organic substance decomposition fungicide powder, which are nutrients for plants. The inorganic fertilizer is preferably a fertilizer containing phosphorus, nitrogen, calcium or potassium. The inorganic fertilizer is KNO 3 , K 2 O, Ca(NO 3 ) 2 , NH 4 NO 3 , NH 4 H 2 PO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , CO(NH 2 ) 2 , P 2 O 5 , CaCO 3 , CaC, calcium powder, loess, TiO2, zeolite, may be at least one selected from the group consisting of limestone and seashells.
상기 유기물 분해 균제가 유산균 또는 효모일 수 있다.The organic matter-decomposing fungicide may be lactic acid bacteria or yeast.
본 발명은 상기 방법으로 제조된 금속 나노입자 포함 복합 영양제를 제공한다.The present invention provides a complex nutritional supplement containing metal nanoparticles prepared by the above method.
본 발명의 방법으로 제조된 미네랄 금속 나노입자가 증착된 복합 영양제는 기존의 물에 혼합, 토양 알카리 증대, 유산균 증대 등을 통한 유기질 비료등에 혼합 또는 이의 혼합을 통한 다기능성의 식물성장 촉진제 등으로 활용될 수 있다. The complex nutrient prepared by the method of the present invention deposited with mineral metal nanoparticles is mixed with existing water, increased soil alkalinity, increased lactic acid bacteria, etc., mixed with organic fertilizers, etc. or used as a multifunctional plant growth promoter through mixing can be
이하, 실시 예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the embodiment according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiment described in detail below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
<실시예 1> 식물의 영양제 포도당 표면에 미네랄 금속 나노입자가 증착된 금속 미네랄 포함 복합 영양제의 제조<Example 1> Preparation of complex nutrients containing metal minerals in which mineral metal nanoparticles are deposited on the surface of nutrient glucose of plants
1-1. 10 cm 지름과 1cm 두께를 가지는 디스크 타입의 아연(Zn), 동 (Cu), 청동 또는 은 (Ag) 타겟을 DC 스퍼터링 캐소드에 부착시킨다. 식물의 영양제는 일반적인 무수 포도당을 사용하였고 이를 진공조 내의 교반조에 투입한 후 진공조 도어를 닫고 진공 배기를 시작한다. 투입한 고분자 칩의 무게는 6.5 kg 이다. 로터리 펌프를 사용하여 1x10-2 Torr.의 저진공 상태를 만든 후 오일확산펌프를 사용하여 1x10-5 Torr. 이하로 고진공 상태로 만들었다.1-1. A disk-type zinc (Zn), copper (Cu), bronze or silver (Ag) target having a diameter of 10 cm and a thickness of 1 cm is attached to the DC sputtering cathode. General anhydrous glucose was used as the nutrient for plants, and after it was put into the stirring tank in the vacuum chamber, the vacuum chamber door was closed and the vacuum was started. The weight of the inserted polymer chip was 6.5 kg. After making a low vacuum of 1x10 -2 Torr. using a rotary pump, 1x10 -5 Torr. using an oil diffusion pump. It was made in a high vacuum state below.
고진공 상태에서 Ar 가스를 진공조 내로 50 ~ 150 sccm 유량으로 주입하고 식물 영양제 분말을 60 rpm 속도로 교반시켰다. Ar 가스 주입은 증착을 위한 플라즈마를 생성시키기 위한 것이고 식물의 영양제인 포도당의 교반은 미네랄의 금속 입자가 조대화 되지 않고 미세한 크기로 유지되도록 하기 위함이다. DC 파워에 전원을 인가하면 플라즈마가 발생되며 미네랄 금속 입자의 증착이 진행된다. 증착 시간은 6시간이고 증착된 미네랄 금속의 농도는 각각 0.3wt% 이다. Ar gas was injected into the vacuum chamber at a flow rate of 50 to 150 sccm in a high vacuum state, and the plant nutrient powder was stirred at a speed of 60 rpm. Ar gas injection is to generate plasma for deposition, and stirring of glucose, a plant nutrient, is to keep the metal particles of minerals from being coarsened and maintained in a fine size. When DC power is applied, plasma is generated and the deposition of mineral metal particles proceeds. The deposition time was 6 hours and the concentration of the deposited mineral metal was 0.3wt%, respectively.
도 2A, B, C, D 에 각각 식물의 영양제 포도당(도 2A)에 은 나노입자가 증착된 포도당(도 2B), 아연 나노입자가 증착된 포도당(도 2C), 및 아연 구리의 합금인 청동 나노입자가 증착된 포도당(도 2D)의 사진을 도시하였다. 도 2A, B, C, D 외형 사진과 같이, 미네랄 금속 나노입자가 형성된 포도당들이 초기의 형태를 그대로 가지고 있으며 외형의 모양을 그대로 유지되는 것을 볼 수 있다. 사진에서 보듯이 초기 포도당 분말의 색은 흰색 결정이었다. 하지만 은, 아연 황동(구리/아연 합금) 나노입자가 형성된 포도당은 은의 경우 진한 노란색, 아연의 경우 엷은 노란색, 황동의 경우 아주 엷은 노란색을 보였는데 이는 금속 나노입자가 특정 색을 나타내는 plasmon effect 로 시각적으로 식물 영양제 포도당분말 위에 금속들이 나노입자화 하였음을 보이는 것이다. 2A, B, C, and D show glucose (FIG. 2B) deposited with silver nanoparticles, glucose deposited with zinc nanoparticles (FIG. 2C) on plant nutrient glucose (FIG. 2A), and bronze as an alloy of zinc copper, respectively. A photograph of the nanoparticles deposited glucose (Fig. 2D) is shown. 2A, B, C, and D, it can be seen that the glucose formed with the mineral metal nanoparticles has an initial shape and maintains the external shape as it is. As shown in the photo, the initial color of the glucose powder was white crystals. However, glucose in which silver and zinc brass (copper/zinc alloy) nanoparticles were formed showed dark yellow in the case of silver, pale yellow in the case of zinc, and very pale yellow in the case of brass. This shows that the metals were nano-particled on the glucose powder of plant nutrients.
도 3은 식물 성장의 삼대 영양소 질소(N), 인(P), 칼륨(K)을 포함한 무기화합물 인산 칼륨(KH2PO4)과 질산 칼륨(KNO3) 위에 본 제조 공법으로 식물의 필수 미네랄인 구리(Cu) 나노입자를 형성 하기 전과 후의 결과에 대한 사진이다. 사진에서 보듯이 원래 백색의 분말에서 엷은 청색으로 구리 나노입자가 형성된 것을 볼 수 있다. 사진에서 보듯이 구리 나노입자의 형성에서 질소, 인, 칼륨을 포함한 무기물 비료들 위에 구리 나노입자의 형성이 아주 잘 이루어 진 것을 볼 수 있다. 3 is an inorganic compound potassium phosphate (KH 2 PO 4 ) and potassium nitrate (KNO 3 ) including the three major nutrients nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) of plant growth in this manufacturing method on essential minerals of plants It is a photograph of the result before and after formation of phosphorus copper (Cu) nanoparticles. As you can see in the photo, copper nanoparticles are formed from the original white powder to a light blue color. As can be seen from the photo, in the formation of copper nanoparticles, it can be seen that the formation of copper nanoparticles on inorganic fertilizers including nitrogen, phosphorus, and potassium is very well done.
도 4는 은 나노입자의 전자 투과 현미경의 사진으로 은 나노입자의 크기가 전체적으로 2- 20nm 정도이며 평균적으로는 약 5-7 nm 인 것을 볼 수 있다. 즉 도 2에서와 같이 특정 색을 나타냄으로 이들이 나노입자화 한 것을 간접적으로 확인 하였으나 전자투과 현미경으로 다시 한번 확인할 수 있다.4 is an electron transmission microscope photograph of silver nanoparticles, and it can be seen that the overall size of the silver nanoparticles is about 2-20 nm, and the average size of the silver nanoparticles is about 5-7 nm. That is, as shown in FIG. 2 , it was indirectly confirmed that they were nanoparticles by displaying a specific color, but it can be confirmed again with an electron transmission microscope.
<실시예 2> 나노입자의 분산성 및 나노입자의 뭉침 확인 <Example 2> Confirmation of dispersibility of nanoparticles and agglomeration of nanoparticles
도 5는 은/ 포도당(도 5A), 아연 포도당(도 5B), 구리아연(황동) 포도당(도 5C) 을 몰에 녹여 포도당이 포함된 은, 아연, 황동의 colloid상태의 사진이다. 사진에서 보듯이 은/ 포도당을 물에 용해시켰을 경우 은/포도당에 형성된 은과 포도당은 물에 녹으며 노란색을 띤 것을 확인했다. 또한 이렇게 만들어진 은 콜로이드 용액은 아주 안정하게 색을 유지함을 보여주며 이는 형성된 미네랄 금속 나노입자들이 뭉침이 없이 잘 분산되어 있음을 보여준다. 이는 식물에 미네랄 나노입자와 영양제를 투여하기를 원할 경우 쉽게 물에 녹여 기존식물에 물을 주듯이 투여하면 된다는 것을 의미한다. 한편 기존의 방법으로 제조된 나노입자들은 다양한 독성물질을 포함하고 있고 용액으로 만들 경우 시간 경과 후 나노입자들이 안정화되어 있지 않아 뭉쳐지고 그 결과 나노입자이기 때문에 나타내는 특정 색이 사라진다. 하지만 본 발명에서 만들어진 식물 영양제 포도당 분말 위에 만들어진 금속 미네랄 나노입자들은 지속적으로 잘 분산되어 뭉침이 없기 때문에 지속적으로 미량의 미네랄 금속들이 식물에 흡수하게 된다.5 is a photograph of the colloid state of silver, zinc, and brass containing glucose by dissolving silver/glucose (FIG. 5A), zinc glucose (FIG. 5B), and zinc copper (brass) glucose (FIG. 5C) in moles. As shown in the photo, when silver/glucose was dissolved in water, it was confirmed that the silver and glucose formed in the silver/glucose dissolved in water and had a yellow color. In addition, the silver colloidal solution prepared in this way shows that the color is very stably maintained, which shows that the formed mineral metal nanoparticles are well dispersed without agglomeration. This means that if you want to administer mineral nanoparticles and nutrients to plants, you can easily dissolve them in water and administer them just like watering existing plants. On the other hand, nanoparticles prepared by the conventional method contain various toxic substances, and when they are made into a solution, the nanoparticles are not stabilized and aggregated after time passes, and as a result, the specific color displayed because they are nanoparticles disappears. However, since the metal mineral nanoparticles made on the plant nutrient glucose powder made in the present invention are continuously well dispersed and there is no agglomeration, trace amounts of mineral metals are continuously absorbed by the plant.
도 6은 경상북도 성주군에서 일반 비닐하우스에 왼쪽은 물에 은/포도당 200ppm 짜리를 만들고 이를 0.4 ppm 으로 희석하여 토양 속에 매설된 물 관을 통해 투여한 후의 사진이고 오른쪽은 같은 기간 동안 일반 농약을 토양에 투여하면서 성장과정을 사진으로 찍은 것이다. (도 6 내지 도 9). 도 6 A 및 B는 파종 후 2개월 17일 및 2개월 27일 후의 사진이다. 성장과정의 사진에서 보듯이 은 나노/포도당 투여는 같은 기간 동안 일반 농약 투여보다 성장 속도가 뚜렷이 증대 하였음을 볼 수가 있다. 사진의 왼쪽은 초기부터 비닐하우스 농장의 밭을 확연하게 푸른 잎의 줄기들로 덥고 있는 것을 볼 수 있으며 2개월 27일 경과 후엔 대부분의 비닐하우스 내부를 덥고 있을 정도로 성장이 된 것을 볼 수 있다. 반면 농약 살포 비닐하우스는 아직도 많은 영역에서 참외 줄기들이 토양을 덥지 않고 있으며 이는 은 포도당이 성장촉진에 많은 도움을 줌을 보여준다. 도 7은 파종 후 3개월 25일경과후의 사진이다. 도 6A의 1개월 경과후와 성장 증대를 비교할 수 있는 사진이다. 위의 사진에서 보듯이 은/ 포도당 투여는 같은 기간 동안 농약 투여와는 더 넓은 면적의 밭을 덥고 있는 것을 볼 수 있으며 이는 기존의 농양 재배와는 달리 성장 속도가 증대되었음을 보여준다. 도 8A 및 8B는 파종 후 4개월 및 4개월 10일 후의 사진이다. 위의 사진에서 보듯이 확연히 은/ 포도당 투여는 같은 기간 동안 농약 투여와는 더 넓은 면적의 밭을 덥고 있는 것을 볼 수 있다. 또한 본격적인 참외 수확기간으로 수확량과 참외의 품질에 대한 비교표는 표 1과 표 2에 정리하였다. 도 9는 파종 후 6개월 5일후의 사진이다. 참외 농사를 마무리하는 시점에서의 사진으로 은/ 포도당 투여의 경우 아직도 고품질의 마무리 참외를 수확할 수가 있었다. 6 is a photograph after making 200 ppm silver/glucose in water in a general plastic house in Seongju-gun, Gyeongsangbuk-do on the left and diluting it to 0.4 ppm and administering it through a water pipe buried in the soil The growth process was photographed during administration. (FIGS. 6-9). 6 A and B are
표 1 및 표 2는 참외 성장 관련 은/포도당 용액 투여, 농약 투여, 주기적 관찰사항, 수확량에 대한 일지이다. 표에서 보듯이 농약 투여 참외의 경우 지속적으로 농약 및 살균제를 투여하였음에도 수확량은 은 나노/ 포도당 투여보다 수확량이 적었으며 참외의 육질 등은 그리 좋지 않았다.Table 1 and Table 2 are the logbooks of the silver/glucose solution administration, pesticide administration, periodic observations, and yield related to melon growth. As shown in the table, in the case of melons administered with pesticides, even though pesticides and fungicides were continuously administered, the yield was less than that of silver nano/glucose administration, and the melon's meat quality was not very good.
표 3 및 표 4에 실시예에서 결실로 얻은 참외에 대한 은/ 포도당 투여와 일반 농약 투여의 경우를 비교한 최종 결과 요약을 기재하였다.In Tables 3 and 4, a summary of the final results comparing the silver/glucose administration and the general pesticide administration to the melon obtained as a fruit in Example is described.
본 발명은 총 수확량, 총 수확량 대비 품질참외의 %, 당도, 보존기간 등에서 아주 우수한 결과를 얻었는데 실제 농약 살포횟수(20회)와 비교 시 8회를 투여하고도 많은 양의 고품질 참외를 수확하였다. The present invention obtained very good results in total yield, % of quality melon relative to total yield, sugar content, and storage period. .
즉 미네랄 은/ 포도당을 이용하여 일반 농약 대비 훨씬 성장 속도가 향상되었으며, 병충해에도 강했으며 높은 수확량 및 고품질의 참외를 수확하였다.In other words, by using mineral silver/glucose, the growth rate was much improved compared to general pesticides, and it was strong against pests and diseases, and high yield and high quality melons were harvested.
<실시예 3> 미네랄의 씨앗 발아율 및 미네랄의 식물내부에 축적 <Example 3> Seed germination rate of minerals and accumulation of minerals in plants
미네랄 은/ 포도당 또는 아연/포도당과 일반 물로 콩나물을 성장시키고 진행상황을 관찰하고 결과를 도 10 내지 도 15에 도시하였다.Bean sprouts were grown with mineral silver/glucose or zinc/glucose and plain water, the progress was observed, and the results are shown in FIGS. 10 to 15 .
본 미네랄 성능 비교를 위해 콩나물 재배는 일반 가정용 콩나물 재배기를 사용하였다. 은 포도당과 아연 포도당은 모두 초기 농도는 3000ppm 이었으며 최종적으로 투여된 은, 아연의 양은 0.4ppm농도로 맞추어 비교군과 함께 하루에 2번 물을 갈아 주었으며 물 또는 은 용액은 30분에 한번씩 자동 분사 되었다. For this mineral performance comparison, a general household bean sprout cultivation machine was used for growing bean sprouts. Both silver glucose and zinc glucose had an initial concentration of 3000 ppm, and the final dose of silver and zinc was adjusted to 0.4 ppm concentration and the water was changed twice a day with the control group. Water or silver solution was automatically sprayed once every 30 minutes. .
도 10은 미네랄 은/ 포도당과 일반 물로 재배한 콩나물 성장 진행 사진 장치 설정 후 각 각 약 1일 8시간, 2일 8시간 경과 후의 사진이다. 육안 관찰에서는 큰 차이를 보이지 않고 있다. 즉 은/포도당 용액의 사용 경우도 성장에 저해를 주지 않음을 보여준다. 도 11은 미네랄 은/ 포도당과 일반 물로 재배한 콩나물 성장 진행 사진 장치 설정 후 각 각 약 5일 8시간 경과 후의 사진 및 재배 후 남아 있는 발아하지 못한 콩나물의 사진이다. 도 11의 사진에서 보듯이 발아되지 않은 콩의 숫자가 확연히 차이가 남을 보여준다. 이는 은나노 콜로이드가 콩의 발아를 촉진시킴을 보여준다. 즉 기존의 화학약품으로 은용액을 만든 것을 사용할 경우 은용액 내의 독성 때문에 발아에 어려움이 생길 수 있으나 본 발명에서 만든 은용액은 독성이 없음을 증명하는 것이며 또한 균의 오염을 방지하기에 콩의 발아율을 증대시킴을 보여준다. 발아 하지 않은 콩의 개수를 측정 한 결과 은 용액으로 성장시킨 것은 초기 300gr의 콩 중에 75개가 남아 있었으며 일반물로 성장시킨 것은 발아하지 않은 콩의 이 145개로 거의 두배이상 많은 양의 콩이 발아하지 않았음을 보여준다(도 13 참조). 10 is a photograph taken after about 8 hours on 1 day and 8 hours on 2 days, respectively, after setting up a photographic device for growth progress of bean sprouts grown with mineral silver/glucose and general water. Visual observation did not show any significant difference. That is, it shows that the use of silver/glucose solution does not inhibit growth. 11 is a photograph of the growth progress of bean sprouts grown with mineral silver/glucose and normal water after about 5 days and 8 hours, respectively, after setting up the device, and pictures of ungerminated bean sprouts remaining after cultivation. As shown in the photo of FIG. 11 , the number of non-germinated beans shows a distinct difference. This shows that the silver nano-colloid promotes the germination of soybeans. That is, when using a silver solution made with conventional chemicals, it may be difficult to germinate due to the toxicity in the silver solution, but it proves that the silver solution made in the present invention is non-toxic and also prevents germ contamination, so the germination rate of beans shows that it increases As a result of measuring the number of non-germinated soybeans, 75 of the soybeans grown with silver solution remained out of the initial 300gr, and 145 of the ungerminated soybeans did not germinate almost twice as much as those grown with ordinary soybeans. sound (see Fig. 13).
즉 일반적으로 화학적 나노입자의 사용 경우 나노입자 용액 내에 다양한 독성 물질들이 존재하여 식물의 성장을 저해하는데 본 발명의 은 나노 용액은 독성물질을 함유하고 있지 않아 성장에 저해를 주지 않음을 볼 수 있다. 또한 콩나물 수확 후 남아있는 발아하지 않는 콩을 관찰한 결과, 대략적으로 초기에 투입된 콩들은 발아하여 대부분이 콩나물로 성장하였으며 발아하지 않은 콩들의 숫자는 은 용액 투여와 일반 물 투여와 비교 시 확연히 차이가 있는데 이는 나노입자 용액이 콩이 발아하는데 도움을 주는 것으로 더 상세한 실험이 필요한 것 같다. 도 12 는 미네랄 은/ 포도당과 일반 물로 재배한 콩나물 성장 진행 사진 장치 설정 후 각 각 약 3일 8시간, 4일 8시간 경과 후의 콩나물 사진이다. 사진에서 보듯이 전체적으로 은 나노 용액으로 키운 것이 콩나물의 길이가 긴 것을 볼 수 있다. 또한 뿌리에서 줄기로 되는 부분의 뿌리부분에서 진한 황색을 띄는 것을 볼 수 있는데 이는 뿌리부분이 지속적으로 길어지면서 성장을 하고 물을 흡수하면서 은 금속 나노입자가 이 부분에 많이 축적이 되어있음을 볼 수 있다. 또한 평균적인 길이가 긴 것을 보면 은 나노 용액이 성장을 촉진하는 역할을 하는 것으로 생각된다. That is, in general, when chemical nanoparticles are used, various toxic substances exist in the nanoparticle solution to inhibit the growth of plants, but it can be seen that the silver nanosolution of the present invention does not contain toxic substances and thus does not inhibit growth. In addition, as a result of observing non-germinated beans remaining after harvesting bean sprouts, roughly the initially input beans germinated and most grew into bean sprouts. There seems to be a need for more detailed experiments because the nanoparticle solution helps the beans germinate. 12 is a photograph of bean sprouts grown with mineral silver/glucose and general water after about 3 days, 8 hours, and 4 days and 8 hours, respectively, after setting up a photographic device for growth progress of bean sprouts. As you can see from the photo, the length of the bean sprouts grown in silver nano solution is long. In addition, it can be seen that the root part of the root-to-stem part has a dark yellow color, which indicates that the root part continues to grow and grow and absorb water while a lot of silver metal nanoparticles are accumulated in this part. have. In addition, the average length is long, suggesting that the silver nano solution plays a role in promoting growth.
즉 기존의 화학적으로 제조한 금속 미네랄 용액의 경우 다양한 독성의 화학약품 때문에 성장을 저해하는데 본 발명에서의 은 금속 미네랄의 경우 성장을 촉진하는 친환경적인 것으로 생각된다. 도 14는 미네랄 은/ 포도당 과 일반 물로 재배한 콩나물 성장 진행 사진 장치 설정 후 5일 8시간 경과 후의 콩나물 사진이다. 본 사진에서 보듯이 은 포도당 투입 콩나물의 경우 뿌리 부근이 대부분 휘어진 것을 볼 수 있으며 색이 약간 황색으로 된 것을 볼 수 있다. 이는 아마도 콩나물 뿌리가 물속의 은 나노입자를 흡수하면서 입자 크기가 큰 경우 또는 뿌리부분에서 줄기를 타고 올라가지 못하고 축적되는 것으로 생각된다.That is, in the case of the conventional chemically prepared metal mineral solution, growth is inhibited due to various toxic chemicals. 14 is a photograph of bean sprouts grown with mineral silver/glucose and general water 5 days and 8 hours after setting up a photographic device for growth progress of bean sprouts. As shown in this photo, in the case of the sprouts injected with silver glucose, most of the roots are curved, and the color is slightly yellow. This is probably because the root of bean sprouts absorbs silver nanoparticles in the water and the particle size is large, or the root part cannot climb up the stem and accumulate.
도 15는 미네랄 아연 포도당과 일반 물로 콩나물 재배과정에서의 1일차 콩나물 및 3일차 콩나물의 성장사진이다. 사진에서 보듯이 초기 콩 배아가 발아 하였을 때는 큰 변화를 관찰할 수 없었지만 3일차의 경우 아연 첨가로 키운 콩나물의 경우 은 콩나물과 같이 물을 흡수하는 뿌리 부분이 휘어 있는 것을 볼 수 있는데 이는 일부 아연 나노입자들이 물을 흡수하는 뿌리부분에 많이 축적이 된 경우 뿌리들이 휘어지면서 성장하는 것으로 생각된다. 이의 미네랄 은 포도당 과 아연 포도당으로 재배한 콩나물 내에 은 아연 성분 분석하였다. 미네랄 금속 성분 분석은 ICP MS로 분석한 결과 은 의 경우 0.98mg/kg(ppm), 아연의 경우 13mg/kg(ppm) 이었다. 물론 초기 투입 은/ 포도당 및 아연/ 포도당의 농도가 0.4 ppm이었는데 지속적으로 콩나물이 물을 흡수하면서 이와 함께 미네랄 은, 아연을 흡수하고 콩나물 내에 축적하는 것으로 볼 수 있다. 15 is a photograph of growth of the first day bean sprouts and the third day bean sprouts in the process of growing bean sprouts with mineral zinc glucose and general water. As shown in the photo, no significant change was observed when the early soybean embryos germinated, but on the 3rd day, in the case of bean sprouts grown with zinc addition, it can be seen that the root part that absorbs water is curved like silver bean sprouts. If a lot of particles are accumulated in the root part that absorbs water, it is thought that the roots grow while bending. Its minerals were analyzed for silver and zinc in the sprouts grown with glucose and zinc glucose. As a result of analysis of mineral metal components by ICP MS, silver was 0.98 mg/kg (ppm) and zinc was 13 mg/kg (ppm). Of course, the initial concentration of silver/glucose and zinc/glucose was 0.4 ppm, and as the sprouts continuously absorb water, it can be seen that minerals silver and zinc are absorbed and accumulated in the sprouts.
도 16은 토양을 이루는 다공질 점토에 금속 나노입자의 흡착과정을 도로 표시한 것이다. 일반적으로 다공질 점토는 왼쪽의 사진처럼 되어 있는데 이를 확대할 경우 미세 표면이 나타난다. 이에 표면에너지가 높은 금속 미네랄 나노입자들은 점토의 표면에 흡착하게 되는데 그에 대한 본 발명에서 만든 은 나노입자가 표면에 점토의 표면에 흡착된 것의 사진이다. 16 is a diagram illustrating the adsorption process of metal nanoparticles on porous clay constituting soil. In general, porous clay is like the picture on the left, but if you enlarge it, a fine surface appears. Accordingly, metal mineral nanoparticles with high surface energy are adsorbed to the surface of the clay. This is a photograph of the silver nanoparticles made in the present invention adsorbed to the surface of the clay.
도 17은 다공질 본 발명에서 만든 금속 나노입자들이 점토 표면에 흡착되는 거동과 이때 흡착된 금속 나노입자들이 점토 주변에 존재하는 물과 반응하여 지속적으로 금속 이온을 만드는 것에 대한 거동을 그림으로 표시한 것이다. 도 17 A 는 토양을 이루는 점토들의 분말과 이에 물 분자가 첨가될 경우 점토분말 주위에 물 분자가 감싸고 있는 것에 대한 모식도이다. 도 17B 는 본 발명에서 만든 금속 미네랄 나노입자들을 물에 넣어 금속 colloid 를 만들고 이를 도 17 A의 상태에 뿌려 주었을 경우 금속 미네랄 나노입자들이 점토의 표면에 기존에 존재한 물들에 의하여 고르게 점토분말들 주위로 분산되는 것을 보여준 것이다. 17 is a pictorial representation of the behavior of the metal nanoparticles made in the present invention being porous adsorbed to the clay surface and the behavior of the adsorbed metal nanoparticles reacting with water present around the clay to continuously create metal ions. . FIG. 17A is a schematic diagram illustrating a powder of clay constituting soil and a case in which water molecules are wrapped around the clay powder when water molecules are added thereto. FIG. 17B shows that when the metal mineral nanoparticles made in the present invention are put in water to make a metal colloid and sprayed in the state of FIG. 17A, the metal mineral nanoparticles are evenly around the clay powder by the water existing on the surface of the clay. has been shown to be dispersed in
도18A는 높은 표면에너지를 가지고 있는 금속 미네랄 나노입자들은 쉽게 점토의 표면에 흡착하게 되어 점토 표면에 정착하게 되는 것을 모식도로 보여준 것이다. 도 18B는 점토 표면에 흡착된 금속나노입자들은 주변에 물 분자가 존재할 경우 금속 M+ 이온과 OH- 을 만들고 이는 미량이지만 지속적으로 식물에 필요로 하는 미네랄 금속 이온들을 방출하며 이를 식물들은 지속적으로 흡수하게 되어 식물의 성장에 도움을 주게 된다. 18A is a schematic diagram showing that metal mineral nanoparticles having high surface energy are easily adsorbed to the surface of the clay and are settled on the surface of the clay. 18B shows that metal nanoparticles adsorbed on the clay surface make metal M+ ions and OH- when water molecules are present around them, which are trace amounts, but continuously release mineral metal ions needed by plants, and the plants continuously absorb them. It will help plant growth.
도 19는 기존의 금속이온 미네랄을 식물에 분무해주었을 경우와 본 발명에서 만든 금속 미네랄이 분무 초기에 토양의 점토에 흡착되는 과정을 비교하여 도식화 한 것이다. 본 발명의 경우 과량의 물에 의하여 탈착이 되지 않게 되어 지속적으로 토양에 흡착된 금속 미네랄 나노입자들은 미량의 금속 이온들을 지속적으로 만들고 이를 식물은 필요로 하는 양을 지속적으로 흡수하여 식물이 건강하게 성장됨을 보여주고 소량의 금속 미네랄 만으로도 효율적으로 식물의 성장에 사용됨을 보여준다. 19 is a schematic diagram comparing the case where the conventional metal ion minerals were sprayed on plants and the process in which the metal minerals made in the present invention were adsorbed to the clay in the soil at the beginning of spraying. In the case of the present invention, the metal mineral nanoparticles continuously adsorbed to the soil are not desorbed by excess water, and the trace metal ions are continuously produced, and the plant continuously absorbs the required amount, so that the plant grows healthy. It shows that even a small amount of metal minerals can be efficiently used for plant growth.
Claims (10)
(b) 상기 영양제 고체 알갱이 표면에 미네랄 금속 나노입자를 증착시키는 단계를 포함하는 식물의 영양제 표면에 미네랄 금속 나노입자가 증착된 금속 나노입자 포함 복합 영양제를 제조하는 방법(a) preparing solid granules of a plant nutrient in a dried state, and
(b) method for producing a complex nutrient containing metal nanoparticles deposited with mineral metal nanoparticles on the nutrient surface of a plant comprising the step of depositing mineral metal nanoparticles on the surface of the nutrient solid grains
A complex nutritional supplement containing metal nanoparticles prepared by the method of claim 1
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