이 연구실은 유기 반도체, 전도성 고분자, 엑시토닉 유기 분자 재료를 이용해 빛을 나노미터 스케일에서 제어하는 유기 나노광학 연구를 수행한다. 특히 기존 금속 기반 나노광학 소자의 한계를 보완할 수 있는 유기물 기반 광학 나노안테나와 메타표면을 설계·제작하여, 가시광 및 근적외선 영역에서 새로운 공진 특성과 기능을 구현하는 데 초점을 둔다. 이러한 접근은 유연성, 공정성, 재료 다양성 측면에서 장점이 크며 차세대 광소자 플랫폼으로 확장 가능성이 높다. 연구 방법 측면에서는 단결정 전도성 고분자 나노안테나, 유기 엑시토닉 나노구조, 마스크리스 포토리소그래피 기반 미세가공, 근접장 이미징 및 분광 측정 기술이 핵심적으로 활용된다. 학술발표와 과제 내용을 보면 PEDOT 기반 나노안테나 제작, 유기 나노안테나의 광발광 조절, 유기 엑시토닉 나노구조의 표면 격자 공진 분석 등 재료·구조·광응답을 통합적으로 다루고 있다. 이는 단순한 재료 연구를 넘어 구조 설계와 광학 응답 제어를 결합한 응용 지향형 나노광학 연구라고 볼 수 있다. 이러한 연구는 전기적으로 조절 가능한 광학 소자, 초박막 광학 필름, 고성능 센서, 차세대 디스플레이 및 능동형 메타표면 개발로 이어질 수 있다. 유기 재료를 기반으로 한 나노광학 기술은 저비용 대면적 제작과 기능 통합 가능성이 높아 산업적 파급력도 크다. 연구실은 유기전자와 광과학의 경계를 연결하면서, 유기 재료가 가지는 독특한 광학적 자유도를 적극 활용하는 새로운 나노광학 패러다임을 구축하고 있다.

연구실의 또 다른 핵심 축은 플라즈모닉 하이브리드 구조를 이용한 가시광 영역 동적 메타표면 개발이다. 메타표면은 빛의 위상, 진폭, 편광을 초박막 구조에서 정밀하게 제어할 수 있는 인공 광학 플랫폼으로, 연구실은 여기에 유기물과 플라즈모닉 구조를 결합해 동적으로 응답하는 차세대 광소자를 구현하고자 한다. 특히 가시광 영역에서 동작하는 유기 메타표면은 제작 난도와 재료적 제약이 큰 분야이므로, 해당 연구는 학문적 독창성과 기술적 도전성이 모두 높다. 구체적으로는 플라즈모닉 혼성화, 나노안테나 배열 구조, 비등방성 유기 나노구조, 전기적 가변성 부여 기술이 중요한 연구 요소다. 관련 논문에서는 상보적 플라즈모닉 나노안테나 배열에서 바비네 원리의 위배를 다루며, 이는 구조적 대칭성과 광응답 사이의 정교한 관계를 보여준다. 또한 진행 중인 과제에서는 단결정 전도성 고분자 나노안테나를 활용해 전기적으로 조절 가능한 고성능 가변 메타표면을 목표로 하고 있어, 정적 메타구조를 넘어 능동 제어형 광기능 소자로 발전시키는 전략이 뚜렷하다. 이 연구는 빔 조향, 동적 편광 제어, 스위칭, 초박막 광변조기, 스마트 광학 코팅 등 다양한 응용으로 확장될 수 있다. 특히 유기물 기반 메타표면이 실현되면 기존 무기물 중심 메타표면보다 공정 유연성과 기능 통합성이 향상될 수 있다. 연구실은 플라즈모닉스와 유기 전자재료의 융합을 통해 가시광 능동 메타광학 분야에서 차별화된 원천기술을 확보하고자 한다.

이 연구실은 강한 빛-물질 결합 영역에서 나타나는 새로운 준입자 현상과 이를 활용한 소자 구현에도 집중하고 있다. 특히 유기 반도체, 이차원 물질, 공진기 구조를 결합해 엑시톤, 트라이온, 광자 모드가 강하게 상호작용하는 조건을 만들고, 그 결과 형성되는 폴라리톤 및 대전된 폴라리톤의 특성을 탐구한다. 이는 양자광학, 응집물질물리, 광전자소자 연구가 만나는 접점에 해당하며, 상온 동작 가능성을 지닌 새로운 광기능 소자 개발로 이어질 수 있다. 연구과제 내용을 보면 대전된 준입자와 광학 모드의 강한 결합으로 형성된 charged polariton을 생성하고, 전기장에 의한 폴라리톤 수송 현상을 분석하여 하이브리드 폴라리토닉 소자 구현을 목표로 한다. 더불어 개방형 캐비티에서 TDBC 박막의 광발광 변조, 강한 플라즈몬-엑시톤 결합의 근접장 시각화, 강한 결합을 활용한 열역학 한계 극복 연구 등 다양한 주제가 연결되어 있다. 이는 기초 현상 규명과 소자 응용을 동시에 겨냥하는 연구 전략을 보여준다. 이러한 연구는 상온 양자광학 소자, 저전력 광전자소자, 새로운 광수송 메커니즘 기반 센서 및 발광소자 개발에 기여할 수 있다. 특히 유기물과 이차원 물질을 활용한 하이브리드 폴라리토닉 플랫폼은 재료 선택의 폭이 넓고 기능 맞춤형 설계가 가능해 미래성이 크다. 연구실은 강한 결합 현상을 단순 관측하는 수준을 넘어, 전하 수송과 광응답 제어를 통합한 실질적 소자 기술로 연결하려는 점에서 경쟁력이 높다.