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박두재 연구실
한림대학교 기타
박두재 교수
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박두재 연구실

한림대학교 기타 박두재 교수

박두재 연구실은 광과학과 나노광학을 기반으로 초고속 강전장 전자방출, 플라즈모닉 나노구조, 제로굴절률 광물질, 근접장 광학, 그리고 무인기 기반 양자 광통신 및 빔트래킹 기술을 연구하며, 빛과 전자의 상호작용을 기초 물리에서 응용 소자 및 시스템 수준까지 확장하는 융합 연구를 수행하고 있다.

대표 연구 분야
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초고속 강전장 전자방출과 나노광전자 동역학 thumbnail
초고속 강전장 전자방출과 나노광전자 동역학
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
gold
·
인용수 10
·
2020
Ultrashort field emission in metallic nanostructures and low-dimensional carbon materials
Doo Jae Park, Y. H. Ahn
IF 10.8
Advances in Physics X
This study investigates recent advances in photoelectron emission generated by irradiating ultrashort lasers on metallic nanostructures and low-dimensional carbon materials. Recently, primary focus has been on improving the efficiency of emitters, i.e. increasing the number of field-emitted electrons and their respective kinetic energies. An example of this is the modification of the conventional metal nanotip through adiabatic nanofocusing and various plasmonic metal structures, such as nanorods and bowtie antenna. The coherent emission control with two color irradiation enabled modulation in the emission yield. In addition, THz waves near the metallic nanostructure induced a highly accelerated, monochromatic energy. Alternative to metallic nanotips, carbon nanotubes are emerging as efficient photoelectron emitters, due to the large enhancement factor associated with their high aspect ratio and damage threshold. They particularly allowed the use of femtosecond light sources with a relatively short wavelength, resulting in the generation of photoelectrons with a narrow bandwidth. Additionally, electronic control over the single-walled nanotubes band structure added a degree of freedom for controlling the electron emission yield. Finally, we review the strong-field tunneling emission in graphene edge, with the emission yield showing an anomalous increase of nonlinear order, corresponding to the deep strong tunneling regime.
https://doi.org/10.1080/23746149.2020.1726207
Field electron emission
Materials science
Femtosecond
Nanorod
Optoelectronics
Carbon nanotube
Plasmon
Quantum tunnelling
Electron
Graphene
2
article
|
gold
·
인용수 57
·
2018
Surface plasmon resonance extension through two-block metal-conducting polymer nanorods
Insub Jung, Minkyung Kim, Min Sub Kwak, Geonwoo Kim, Min-Sun Jang, Sang Min Kim, Doo Jae Park, Sungho Park
IF 15.7
Nature Communications
Research on surface plasmon resonance coupling of metallic nanostructures is an important area in the field of plasmonics because distinctive collective optical properties can be realized that are different from the individual constituents. Here we report the localized surface plasmon resonance of hybrid metal-organic nanorods. Colloidal-dispersed Au-PPy nanorods were synthesized as a representative material using a modified electrochemical method, and the collective oscillation properties were systematically investigated by comparing these materials with pure Au nanorods. We observed the extended surface plasmon resonance of a hybrid system. The presence of doped-PPy segments on Au segments induced an enhanced coherent electric field due to the partial contribution of π-electrons on the PPy segment, which led to a red-shifted plasmon feature. Additionally, we demonstrated that surface plasmon resonance extension can be tuned by dopant anions, which demonstrates a way of tuning a dopant-induced plasmonic system.
https://doi.org/10.1038/s41467-018-03453-z
Nanorod
Surface plasmon resonance
Materials science
Plasmon
Dopant
Localized surface plasmon
Surface plasmon
Resonance (particle physics)
Nanotechnology
Doping
3
article
|
인용수 50
·
2016
Modulating Electronic Properties of Monolayer MoS<sub>2</sub> <i>via</i> Electron-Withdrawing Functional Groups of Graphene Oxide
Hye Min Oh, Hyun Jeong, Gang Han, Hyun Kim, Jung Ho Kim, Si Young Lee, Seung Yol Jeong, Sooyeon Jeong, Doo Jae Park, Ki Kang Kim, Young Hee Lee, Mun Seok Jeong
IF 16
ACS Nano
Modulation of the carrier concentration and electronic type of monolayer (1L) MoS<sub>2</sub> is highly important for applications in logic circuits, solar cells, and light-emitting diodes. Here, we demonstrate the tuning of the electronic properties of large-area 1L-MoS<sub>2</sub> using graphene oxide (GO). GO sheets are well-known as hole injection layers since they contain electron-withdrawing groups such as carboxyl, hydroxyl, and epoxy. The optical and electronic properties of GO-treated 1L-MoS<sub>2</sub> are dramatically changed. The photoluminescence intensity of GO-treated 1L-MoS<sub>2</sub> is increases by more than 470% compared to the pristine sample because of the increase in neutral exciton contribution. In addition, the A<sub>1g</sub> peak in Raman spectra shifts considerably, revealing that GO treatment led to the formation of p-type doped 1L-MoS<sub>2</sub>. Moreover, the current vs voltage (I-V) curves of GO-coated 1L-MoS<sub>2</sub> field effect transistors show that the electron concentration of 1L-MoS<sub>2</sub> is significantly lower in comparison with pristine 1L-MoS<sub>2</sub>. Current rectification is also observed from the I-V curve of the lateral diode structure with 1L-MoS<sub>2</sub> and 1L-MoS<sub>2</sub>/GO, indicating that the electronic structure of MoS<sub>2</sub> is significantly modulated by the electron-withdrawing functional group of GO.
https://doi.org/10.1021/acsnano.6b06319
Graphene
Materials science
Raman spectroscopy
Monolayer
Optoelectronics
Diode
Exciton
Oxide
Density functional theory
Electron
정부 과제
13
과제 전체보기
1
주관|
2023년 4월-2023년 12월
|60,000,000
2-밴드 적외선 다중분광 기술을 이용한 고식별 현미경 개발
본 과제는 2-밴드 적외선 다중분광 기술을 활용하여 물질을 정밀하게 식별할 수 있는 고식별 현미경을 개발하는 연구임. 이 기술은 적외선 빛의 특정 대역을 분석하여 다양한 물질, 특히 미세플라스틱과 같은 미세 입자들을 효과적으로 탐지하고 구분하는 것을 목표로 함. 연구 목표는 2-밴드 적외선 다중분광 광학계를 개발하고, 이를 일반 적외선 카메라와 결합하여 물질 검지가 가능한 고기능성 현미경을 개발하는 데 있음. 또한, 고분광 및 초분광 카메라 기술의 복잡도를 단순화시켜 가격 경쟁력 높은 시스템을 개발하고, 미세플라스틱을 활용한 실시간 검지 성능 평가를 진행함. 핵심 연구 내용은 밴드 분리 빔스플리터를 이용한 적외선 대역 분리 기술 개발, 분리된 밴드를 적외선 카메라로 전달하는 광학계 개발, 그리고 두 개의 밴드 적외선 이미지를 분석하여 고식별 이미지를 구축하는 알고리즘 개발을 포함함. 더불어 미세플라스틱 등 주요 타겟 물질의 대표 파장을 추출하고 데이터베이스를 구축함. 기대 효과는 고가의 고분광 및 초분광 카메라를 대체하면서도 동등한 기능을 구현하는 저가 제품 개발을 통해 사용 편의성 증대 및 시장 확대에 기여하는 것임. 또한, 미세플라스틱, 인체 유해 물질, 가스, 독극물 등 위험 물질 탐지 기술의 확산을 통해 안전 사회 구현에 크게 기여할 것으로 전망됨.
물질 식별
적외선 다중 이미징
밴드 조합
대표 파장
미세플라스틱
2
주관|
2022년 3월-2026년 12월
|1,725,000,000
경량형 무선 양자 중계 플랫폼 기술 개발
o 경량형 무선 양자 중계 플랫폼 설계 및 제작 기술 개발 ■ 편광 얽힘 광자쌍 생성 광원 기술 개발 ● 벌크 광학 부품 기반 편광 얽힘 광자쌍 생성 광원 광학계 설계 및 제작 ● 편광 얽힘 광자쌍 생성에 필요한 반도체 기반 LD 구조 설계 및 제작 ● 편광 얽힘 광자쌍 생성 광원 제어를 위한 전자 파트 구조 설계 및 제작 ■ 칩 기반 편광 얽힘 상태 생성용 원천 기술 개발 ● 광도파로 칩기반 편광 얽힘 상태 생성 요소 기술 설계 ● 광도파로 칩기반 편광빔분할기 원천 기술 연구 o 경량형 지상 플랫폼 설계 및 제작 기술 개발 ■ 편광 얽힘 상태 분석 및 분배 집적화 모듈 기술 개발 ● 벌크 광학 부품 기반 설계 및 제작 ● 편광 얽힘 상태 분석 기술 개발 ● 양자 편광 상태 보상 및 복원 기술 설계 ● 수동 광 소자 기반으로 2 개의 기저를 모두 측정할 수 있는 집적화 모듈 제작 ● 편광 얽힘 상태 분배 집적화 모듈 편광 소광비 성능 측정 ● 성능 분석 전자 파트 설계 o 빔 추적 기술 설계 및 제작 기술 개발 ● 빔트래킹 부품 구성 설계 ● 빔트래킹 부품 통합 제작 ● 실내 광학 테이블상 단대단 빔트래킹 추적 오류 성능 측정 o 양자 무선 중계 플랫폼을 위한 무인기 제작 연구, 설계 및 구성 시스템 분석 ■ 무인기 회전익 / 고정익 모터 설계 기술 및 항공전자부 기술 개발 ■ 액화수소연료전지 요구사항 분석 및 저장장치 설계 제작 o 단방향 고속 경량형 레이저 트래킹 시스템 원천 기술 연구 ■ 단방향 고속 경량형 레이저 트래킹 시스템 설계 및 구현 ■ 단방향 고속 경량형 레이저 트래킹 시스템 성능 평가
무인기
무선 양자 중계
빔트래킹
얽힘 분배
편광 얽힘 광원
3
2022년 3월-2026년 12월
|2,070,000,000
경량형 무선 양자 중계 플랫폼 기술 개발
# 소형 무인기 기반 무선 양자 중계 플랫폼 개발- 소형 무인기 탑재 가능한 경량 및 소형 양자 얽힘 광원 설계 및 제작 기술 개발- 소형 무인기에 탑재 가능한 경량형 광범위 및 초정밀 빔트래킹 기술 개발- 소형 양자 얽힘 광원 및 양자 신호 빔추적기 통합한 무선 양자 양자 중계 플랫폼 모듈 개발- 경량형 양자 지상국 플랫폼 기술 개발- 중소형 무인기 기술...
편광 얽힘 광원
얽힘 분배
무선 양자 중계
빔트래킹
무인기
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2023광신호의 송수신을 이용한 수신 장치 트랙킹 시스템, 방법 및 프로그램1020230046120
등록2014음전하를 가지는 산화 그래핀을 이용한 전하 농도가 증가된 발광소자1020140104871
등록2013근접장 주사 광학 현미경 시스템 및 이를 이용한 탐침 방법1020130136535
전체 특허

광신호의 송수신을 이용한 수신 장치 트랙킹 시스템, 방법 및 프로그램

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230046120

음전하를 가지는 산화 그래핀을 이용한 전하 농도가 증가된 발광소자

상태
등록
출원연도
2014
출원번호
1020140104871

근접장 주사 광학 현미경 시스템 및 이를 이용한 탐침 방법

상태
등록
출원연도
2013
출원번호
1020130136535