임원빈 교수 연구실은 차세대 광전자 소자와 발광 재료의 설계 및 합성에 중점을 두고 있습니다. 특히 페로브스카이트 및 무연 페로브스카이트, 양자점(Quantum Dots) 등 혁신적인 소재를 기반으로 한 LED, 디스플레이, 포토디텍터 등 다양한 광전자 소자 개발을 선도하고 있습니다. 연구실은 전기적 구동에 의한 발광 현상(일렉트로루미네선스, EL)과 이를 활용한 고효율 LED 소자 구조 설계, 그리고 발광 효율 및 안정성 향상을 위한 전하 수송층(CTL) 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 나노미터 크기의 반도체 입자인 양자점의 합성과 특성 분석, 그리고 다양한 조성의 금속 할라이드 소재 개발을 포함합니다. 특히, 무연 페로브스카이트 및 친환경 발광 재료의 합성 기술을 통해 환경 유해성을 최소화하면서도 우수한 광학적 특성을 구현하는 데 주력하고 있습니다. 또한, 고해상도 XR 디스플레이용 QD 패터닝, 백색 LED 및 보안용 발광 소재 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 연구실은 첨단 합성 및 박막 증착, 정밀 측정 장비를 활용하여 소재의 구조-물성 상관관계를 심층적으로 분석합니다. 이를 통해 새로운 발광 메커니즘을 규명하고, 실용화 가능한 고성능 광전자 소자 개발에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 디스플레이, 의료 영상, 보안, 정보 암호화 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 기술 발전을 이끌고 있습니다.

임원빈 교수 연구실은 에너지 저장 장치의 핵심인 2차전지용 소재 개발에도 집중하고 있습니다. 연구실은 리튬이온 배터리, 나트륨이온 배터리 등 차세대 2차전지의 전극 및 전해질 소재를 설계하고, 새로운 합성법을 도입하여 고성능, 고안정성 소재를 개발하고 있습니다. 특히, 고체 전해질을 활용한 전고체 배터리 연구를 통해 폭발 및 화재 위험을 줄이고, 안전성과 에너지 밀도를 동시에 향상시키는 혁신적인 기술을 추구하고 있습니다. 전극 소재의 경우, 새로운 용매 및 합성법을 적용하여 높은 전압 창과 용량을 갖는 양극 및 음극 소재를 개발하고 있습니다. 또한, 전해질 첨가제 엔지니어링을 통해 배터리의 열적 안정성, 수명, 안전성을 극대화하는 연구도 병행하고 있습니다. 나트륨이온 등 리튬 대체 알칼리 이온을 활용한 차세대 2차전지 소재 연구도 활발히 이루어지고 있으며, 이를 통해 자원 고갈 문제와 원가 절감에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 응용을 염두에 두고, 대면적 합성, 박막화, 고속 충방전 특성 향상 등 실용화 기술 개발로 이어지고 있습니다. 연구실은 고도화된 분석 및 측정 장비를 활용하여 소재의 미세구조와 전기화학적 특성을 정밀하게 평가하며, 이를 바탕으로 에너지 저장 장치의 성능 한계를 극복하고, 미래 에너지 산업의 패러다임 전환을 선도하고 있습니다.

임원빈 교수 연구실은 인공지능(AI)과 머신러닝(ML)을 활용한 소재 설계 및 발견에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 방대한 실험 데이터와 시뮬레이션 결과를 기반으로 한 빅데이터 분석을 통해, 신소재 탐색 및 최적화 과정을 혁신적으로 단축하고 있습니다. AI/ML 기반의 예측 모델을 활용하여 소재의 합성 조건, 물성, 소자 특성 등을 사전에 예측하고, 실험적 시행착오를 최소화하는 연구 전략을 구사하고 있습니다. 특히, 고신뢰성 반도체 패키징 공정에서의 솔더 결함 분석, 공정 변수 최적화 등 실제 산업 현장에 적용 가능한 AI 기반 솔루션을 개발하고 있습니다. 또한, 소재의 구조-물성 데이터베이스를 구축하고, 이를 바탕으로 새로운 기능성 소재의 설계와 실험적 검증을 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 소재 과학과 정보과학의 융합을 통해, 기존의 한계를 뛰어넘는 혁신적 소재 개발을 가능하게 합니다. 연구실은 AI/ML 기술을 활용한 소재 설계 및 소자 제작 연구를 통해, 미래 지향적 연구 패러다임을 제시하고 있습니다. 이는 소재 개발의 효율성 증대, 신속한 상용화, 그리고 첨단 산업 분야에서의 경쟁력 확보에 크게 기여하고 있습니다.