TCCGforESP 연구실은 분자 및 재료의 들뜬 상태 동역학, 광-물질 상호작용, 그리고 기능성 분자 디바이스 설계에 특화된 이론 및 계산화학 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 혼성 양자-고전 동역학, exact factorization 기반의 전자-원자핵 상관관계 해석, 그리고 기계학습 기반의 퍼스트 프린시플스 포텐셜 개발 등 첨단 이론 및 계산 방법론을 적극적으로 도입하고 있습니다. 특히, 전하 이동, 엑시톤 이동, 폴라론 이동, (비)방사성 소멸 등 다양한 광화학 및 광전소자 현상을 정밀하게 이해하기 위해, 전자와 원자핵의 상호작용을 동시에 고려하는 새로운 혼성 양자-고전 알고리즘을 개발하고 있습니다. 이러한 방법론은 기존의 계산화학적 한계를 극복하며, 복잡한 분자 시스템의 비평형 동역학과 양자적 거동을 효과적으로 모사할 수 있게 합니다. 또한, 본 연구실은 자체 개발한 pyUNIxMD와 같은 오픈소스 시뮬레이션 패키지를 활용하여, 다양한 분자 및 재료 시스템에서의 들뜬 상태 분자 동역학 시뮬레이션을 수행하고 있습니다. 더불어, 기계학습 기반의 퍼스트 프린시플스 포텐셜을 개발하여, 대규모 소재 시스템의 구조, 에너지, 동역학, 물성, 성능 등을 신속하고 정밀하게 예측함으로써, 신소재 및 기능성 분자 디바이스의 혁신적 설계를 가능하게 하고 있습니다. 연구실의 또 다른 핵심 분야는 광유도 분자 기계 및 광화학 반응의 이론적 설계와 응용입니다. 빛에 의해 구동되는 분자 로터리 모터, 광스위칭 디바이스, 광합성 소재 등 다양한 분자 기계의 동작 원리와 효율을 이론적으로 규명하고, 광-물질 상호작용이 분자 동역학에 미치는 영향을 심층적으로 분석합니다. 이를 통해, 차세대 나노기계 및 에너지 변환 소자 개발에 필요한 이론적 기반을 제공합니다. 이와 같은 연구는 광전자 소자, 바이오센서, 스마트 소재, 에너지 소자 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 기술 발전을 이끌고 있습니다. TCCGforESP 연구실은 이론과 계산, 그리고 기계학습을 융합한 다학제적 접근을 통해, 미래형 분자 및 소재 과학의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.