그래핀 기반 나노구조체는 우수한 전기적, 기계적, 화학적 특성으로 인해 차세대 소재로 각광받고 있습니다. 본 연구실에서는 그래핀 및 탄소 나노구조체의 차원 전이 현상에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 이를 통해 0차원, 1차원, 2차원 구조 간의 전이 메커니즘을 규명하고, 다양한 형태의 나노소재를 설계 및 합성하는 데 중점을 두고 있습니다. 차원 전이 연구는 그래핀 양자점, 나노튜브, 나노리본 등 다양한 탄소 기반 구조체의 물리적·화학적 특성 변화를 이해하는 데 필수적입니다. 본 연구실은 수용액 아크 방전법, 전기장 유도 자기조립 등 첨단 합성 공정을 개발하여 고품질의 그래핀 나노구조체를 대량 생산하고, 이들의 구조적 다양성과 기능성을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 고성능 전자소자, 에너지 저장장치, 촉매 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 특히, 그래핀 나노구조체의 차원 전이를 기반으로 한 신개념 전자소자 및 센서 개발에 주력하고 있습니다. 이를 통해 차세대 반도체, 투명 전극, 바이오센서 등 혁신적인 응용기술을 선보이고 있으며, 미래 소재 산업의 핵심 경쟁력을 확보하고 있습니다.

탄소 양자점(Carbon Quantum Dots, CQDs)은 뛰어난 발광 특성과 생체적합성, 저비용 합성의 장점으로 인해 차세대 광전자 소재로 주목받고 있습니다. 본 연구실은 고효율 발광 탄소 양자점 결정체의 합성 및 이의 구조적, 광학적 특성 제어에 관한 연구를 선도하고 있습니다. 산 촉매 및 마이크로파 보조 합성법 등 다양한 혁신적 공정을 도입하여, 다채로운 색상의 고발광 탄소 양자점을 대량 생산하고 있습니다. 이와 더불어, 탄소 양자점과 다양한 무기/유기 소재를 융합한 하이브리드 나노소재의 개발에도 집중하고 있습니다. 이러한 하이브리드 나노소재는 백색광 LED, 유기 태양전지, 고성능 슈퍼커패시터 등 다양한 광전자 및 에너지 소자에 적용되어 우수한 성능을 발휘합니다. 실제로 본 연구실은 탄소 양자점 기반의 백색광 LED 소자, PEDOT:PSS와 결합된 유기 태양전지, 이중기능 전극을 활용한 태양광 충전 슈퍼커패시터 등 다양한 응용 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 또한, 탄소 양자점의 표면 개질 및 도핑을 통한 광학적·전자적 특성 조절, 그리고 생체 내 세포 조절 및 바이오이미징 등 바이오융합 분야로의 확장 연구도 병행하고 있습니다. 이를 통해 차세대 디스플레이, 에너지, 바이오센서 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 기술을 창출하고 있습니다.

본 연구실은 AC 전기장 및 다이일렉트로포레시스(DEP) 기반의 나노소재 및 소자 제조 공정 개발에 앞장서고 있습니다. 전기장을 활용한 자기조립 및 정렬 기술은 나노소재의 대면적, 고정밀 패터닝과 집적화에 매우 효과적입니다. 이를 통해 다양한 전자소자, 센서, 바이오칩 등 첨단 소자의 대량 생산 및 상용화가 가능해집니다. 연구실에서는 전기장 유도 하이브리드 나노소재 합성, 전극 절연을 통한 입자 집적 효율 향상, 박막 증착 및 패터닝 등 다양한 전기장 기반 공정 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 초소형 LED 어레이, 투명 전도성 필름, DNA 메모리 소자 등 차세대 전자 및 광전자 소자 제작에 적용되고 있습니다. 또한, 전기장 기반 공정의 자동화 및 대량생산 기술도 함께 연구하여 산업적 파급력을 높이고 있습니다. 특히, 다이일렉트로포레시스를 이용한 입자 분리 및 집적 기술은 혈액 내 엑소좀 검출, 바이오마커 분석 등 바이오센서 분야에서도 큰 성과를 내고 있습니다. 본 연구실의 전기장 기반 공정 연구는 전자, 에너지, 바이오 등 다양한 분야에서 혁신적인 나노소재 및 소자 개발을 이끌고 있습니다.