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연구

Smart Living Lab

Smart Living Lab (SLL)

랩장 : 오정우 교수님

극소(極小) 세계 개척하는 '나노 파이오니어들 (Nano Pioneers)'

Smart Living Lab(이하 SLL)은 미래형 고효율의 그린에너지, 질병 및 치료를 위한 나노 바이오 융합연구, 정보/에너지 융합 반도체 소자, 차세대 디스플레이에 관한 미래 기술 및 에너지 및 의료 나노재료 연구에 대해 전략적으로 연구하고 있다.

Smart Living Lab(SLL)

캡션 (상단) Electrospinning 공법 및 열처리 과정으로 합성된 Co3O4/Carbonnanofiber와 이를 음극소재로 적용하였을 때의 배터리 충·방전 그래프

Research Highlights
Photonics/Green energy Laboratory 신무환 교수 Team

본 연구실에서는 차세대 고용량 Li-Air 배터리의 음극 소재와 구조, 촉매를 개발, 고효율 광원인 LED의 수명확보를 위한 열 설계, 광결정 도입을 통한 열 방사체, 그리고 차세대 전자 물질인 흑린을 다루고 있다.

Photonics/Green energy Laboratory

(상단) Electrospinning 공법 및 열처리 과정으로 합성된 Co3O4/Carbonnanofiber와 이를 음극소재로 적용하였을 때의 배터리 충·방전 그래프

Nano Convergence Systems (NCS) 여종석 교수 Team

여종석 교수님의 그룹은 나노기술을 기반으로 초소수성표면연구, On-Chip Photonics와 2-D 물질, miRNA Sensing Platform과 유연성 Biosensor 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 원천 기술 연구를 진행하고 있다.

하단 설명

(좌) 비간성성, 광재역의 빛을 민감하게 측정할 수 있는 온칩 포토디텍터, Nano Letters, vol. 15, no. 4, pp. 2291-2297 (2015) (우) 유연성 전자기판 위 나노구조조립을 통한 초고감도 miRNA 진단센서, Advanced Science, vol. 2, no. 9, 1500121 (2015) (Inside Front Cover paper)

Electronic-Photonic Heterogeneous Integration Laboratory 오정우 교수 Team

오정우 교수님의 연구실에서는 실리콘에 비해 물리적 특성이 높은 III-V족이중접합구조의 반도체를 접목시킨 로직/파워 트랜지스터, 솔라셀, 광배선을 연구하고 있다.

하단 설명

식각면에 (A)수직 (B)수평 방향으로 반응물/생성물의 물질전달 도식 및 식각 속도 그래프 Journal of Materials Chemistry A, vol. 2, pp. 11017-11021 (2014)

Nano Inspired Laboratory 권장연 교수 Team

권장연 교수님 그룹은 고속 TFT 연구, 산화물 반도체 특성 향상 및 새로운 2-Dimension 반도체에 대한 연구, 그리고 이를 Bio-sensor, Human implantable 소자 및 E-skin 등에 접목할 수 있는 연구를 활발히 진행 중이다.

하단 설명

(좌) 결정화 IGZO를 이용해 transistor의 전기적 신뢰성 확보, Thin film transistor의 제작 IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 62 No. 9, pp. 2900 (우) CVD를 이용해 성장시킨 MoS2를 채널 물질로 사용하는 Thin film transistor의 제작

에너지 및 의료 나노재료 연구 김지원 교수 Team

김지원 교수님의 연구실에서는 에너지 나노재료 연구 및 의료 나노재료 연구를 통해 각 재료만이 가지고 있는 특유의 성질을 융·복합하여 의학적 그리고 에너지적으로 보다 기능적이고 효율적인 재료를 연구 개발하고 있습니다.

 

에너지 및 의료 나노재료 연구

김지원 교수

작성일 : 2016.03.18 조회수 : 551



에너지 및 의료 나노재료 연구, 김지원 교수




새로운 것을 구상하고 만들어내는 것은 인간의 본질적인 탐구 본능이며 나아가 그것이 우리에게 직접 혹은 간접적으로 도움이 된다면 창조의 가치는 더욱 커지게 된다. 그 중에서도 우리가 원하는 특성을 갖도록 물질을 구상하는 것은 매우 매력적인 일이라 생각하며 새로운 재료, 즉 신소재를 개발하는 데에 있어 가장 유용하다고 생각하는 분야는 그것의 의학·생물학적 그리고 에너지적 측면으로서의 응용이다. 원하는 특성을 가진 물질을 구상하기 위해서는 먼저 물질을 이루고 있는 작은 단위인 분자들의 구조와 구성에 따라 물질의 특성이 어떻게 바뀌는지에 대한 이해가 필수불가결하며 이것은 화학자들의 몫이다. 그리고 새로운 물질을 의학·생물학적 혹은 에너지적 측면으로 기능적이고 효율적으로 응용하기 위해서는 다른 분야의 전문가들과 활발한 지식의 교류와 소통이 필수불가결하다.


 


 



1. 에너지 나노재료 연구
유•무기 합성물은 금속 나노구조체가 단일분자층이나 고분자와 같은 유기물에 의해 분리되어 이루어져 있으며 여기에서 금속 부분은 전자를 전달하도록 하는 반면 합성물의 성질은 금속을 분리하고 있는 유기물에 의해 결정되는 것을 볼 수 있다. 이러한 합성물은 기존의 물질보다 기능적이고 효율적인 성질을 보인다. 예를 들면, 각기 다른 종류의 나노입자들이 고분자 (Small, 2010, 6, 857-863) 또는 에어로젤 (Small, 2011, 7, 2568-2572, inside cover art) 에 분산되어 있는 나노구조체들을 여러 층이나 코어-셸 구조로 조성하여 유기 또는 기체 반응의 순서를 결정할 수 있다. 또한, 금속 나노막대와 고분자가 일정한 간격으로 이루어진 합성물에 전기장이 걸렸을 경우 가역적 유전자 파괴에 의하여 전기적 쌍안정 상태를 볼 수 있고 이것이 일어나는 특정한 전압을 고분자를 조절함에 따라 제어할 수 있다 (Adv. Mater., 2012, 24, 1850-1855, back cover art). 이러한 특성을 이용하여 구조물을 이방성을 갖도록 만들어 합성물의 전기적 특성도 방향성을 갖도록 조절할 수 있다 (Adv. Mater., 2013, 25, 1623-1628). 나아가 고분자 내에 분산된 자성을 띄는 니켈 나노막대에 자기장이 가해졌을 경우, 그것이 니켈 금속에 가해졌을 때보다 훨씬 더 큰 홀효과를 보였다. 이것은 고분자의 높은 저항 및 낮은 운반자 밀도에 의한 것이라 예측한다 (in Preparation). 마지막으로, 나노입자의 표면을 이루는 리간드의 종류와 순서에 따라 서로 다른 종류의 양이온과 선택적으로 결합할 수 있는 점을 이용하여 이러한 나노입자들로 이루어진 필름을 통과하는 터널링 전류의 변화에 의해 원하는 이온들을 고감도로 검출할 수 있다 (Nat. Mater., 2012, 11, 978-985, cover art). 최근에는 양자점의 크기에 따른 표면 포착 역학을 초고속 순간 흡수 분광학을 이용하여 분석하였다 (J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 7517-7524). 이 연구를 통하여 표면 포착 속도는 양자점의 크기가 증가함에 따라 빨라졌으며 양자점의 크기에만 의존하는 것을 알 수 있었다. 이러한 연구를 통해 추후 전자적/광자적 장치로서의 응용이 가능할 것이라 예측한다.



2. 의료 나노재료 연구
의료 나노재료 연구로써 실리콘 나노바늘 배열을 이용하여 다양한 생물학적 반응기를 세포막에 최소한의 자극을 가하면서 보다 효과적으로 전달하여 세포 내 반응을 추적 또는 조절하는 연구를 수행하여 발표하였다 (2nd Annual Broad-Israel Cell Circuit Symposium, 2014). 이러한 연구를 통해 질병에 대한 이해 및 치료가 가능할 것이라 예측한다. 또한, 미세 유체 소자나 전기천공법 등의 방법을 결합하여 새로운 세포 내 전달 방법을 고안한다면 보다 효율적인 의료 나노재료로써 가치가 있을 것이다. 이와 같은 연구 경험을 바탕으로 각 재료만이 가지고 있는 특유의 성질을 융•복합하여 의학적 그리고 에너지적으로 보다 기능적이고 효율적인 재료를 개발하는 것이 향후 연구 계획이자 목표이다. 우리가 원하는 물질의 기능이 다양해질수록, 고차원 적인 응용을 필요로 할수록, 그리고 효율을 높여야 할수록 한가지 분야의 전문가만으로는 많은 한계가 있다고 생각하며 앞으로도 열린 자세로 다양한 분야의 사람들과 교류를 통해 연구를 발전시켜나갈 계획이다.