플라즈모닉 하이브리드 나노구조체는 금속 나노입자와 다양한 소재(탄소, 금속 산화물 등)를 결합하여 독특한 광학적 특성을 구현하는 첨단 나노소재입니다. 본 연구실에서는 금, 은 등 귀금속 나노입자를 기반으로 한 하이브리드 구조체를 설계하고, 이들의 표면 플라즈몬 공명(SERS, LSPR) 특성을 극대화하는 합성 및 조립 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 구조체는 전자기장 증폭 효과를 통해 라만 신호를 극대화하여 분자 수준의 초고감도 검출이 가능하게 합니다. 특히, 플라즈모닉 금속 나노입자를 정밀하게 배열하거나, 다방면 성장(메조스타) 및 코어-셸 구조 등 다양한 형태로 제작하여, 광센서의 감도와 신뢰성을 크게 향상시키고 있습니다. 유전영동(DEP) 기반 배열, AAO(양극 산화 알루미늄) 템플릿, 마이크로플루이딕 칩 등 다양한 플랫폼을 활용하여 대면적, 고균일성의 SERS 활성 기판을 구현하고, 실제 환경 및 바이오 분석에 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 환경 오염물질, 중금속 이온(예: Hg2+), 바이오마커 등 다양한 타깃 물질의 실시간, 현장 검출에 활용될 수 있으며, 차세대 분자 진단, 환경 모니터링, 의료 진단 등 다양한 분야로 응용이 확장되고 있습니다. 미래에는 인공지능(AI) 및 자동화 실험실과 연계하여, 고감도·고신뢰성 센서 플랫폼의 상용화 및 융합기술 개발로 이어질 전망입니다.

탄소 기반 소재(탄소나노튜브, 그래핀 등)와 무기 금속 산화물(예: TiO2, CoO, V2O5 등)을 결합한 하이브리드 나노구조체는 에너지 변환 및 저장, 환경 정화 등 다양한 응용 분야에서 주목받고 있습니다. 본 연구실은 다공성 코어-셸 구조, 3차원 이종접합체, 메조포러스 구조 등 다양한 하이브리드 나노소재를 합성하고, 이들의 전기화학적·광촉매적 성능을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 수전해를 통한 그린 수소 생산, 바이오매스 전환을 통한 고부가가치 화학물질 생산, 오염물질 분해 등 지속가능한 에너지 및 환경 분야에 중점을 두고 있습니다. 금속-유기 골격체(MOF) 유래 촉매, 붕소 도핑, 표면 결함 제어 등 첨단 합성 전략을 도입하여, 산소 발생 반응(OER), 수소 발생 반응(HER) 등에서 우수한 촉매 활성을 구현하고 있습니다. 또한, DFT 계산 및 AI 기반 데이터 분석을 통해 촉매의 구조-성능 상관관계를 심층적으로 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 친환경 에너지 생산, 고효율 촉매 개발, 산업 폐수 정화 등 실질적인 사회 문제 해결에 기여하고 있습니다. 앞으로는 자동화 실험실, 인공지능 기반 소재 설계 등과 융합하여, 촉매 소재의 고속 개발 및 상용화, 미래 모빌리티·반도체 패키징 등 다양한 산업 분야로의 확장도 기대됩니다.