본 연구실은 분자 모델링과 다중 스케일 시뮬레이션 기법을 활용하여 혁신적인 신소재 및 소자 설계를 목표로 하고 있습니다. 분자 수준에서의 상호작용과 구조적 특성을 정밀하게 분석함으로써, 기존 소재의 한계를 극복하고 새로운 기능을 부여할 수 있는 소재 개발에 집중하고 있습니다. 이를 위해 전산화된 시뮬레이션 도구와 이론적 모델링을 결합하여, 소재의 미시적 특성과 거시적 성능 간의 연관성을 체계적으로 규명하고 있습니다. 특히, 다양한 에너지 소자(태양전지, 배터리, 열전소자 등)에 적용 가능한 소재의 구조적·화학적 특성을 예측하고, 실제 합성 및 응용 단계에서 발생할 수 있는 문제점들을 사전에 파악하여 최적화된 설계안을 제시합니다. 이러한 연구는 실험적 접근과 병행하여, 소재 개발의 효율성과 성공 가능성을 크게 높이고 있습니다. 또한, 다중 스케일 시뮬레이션을 통해 원자·분자 수준에서부터 소자 전체의 동작 메커니즘까지 폭넓게 이해함으로써, 실제 산업적 응용에 적합한 신소재 및 소자 개발에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 에너지 및 정보통신 기술의 발전에 핵심적인 역할을 하며, 미래 사회의 지속가능한 성장과 친환경 기술 구현에 중요한 기반을 제공합니다. 연구실은 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해, 이론과 실험, 시뮬레이션이 유기적으로 융합된 연구 생태계를 구축하고 있습니다.

연구실은 태양전지, 이차전지, 열전소자, 촉매 등 다양한 에너지 응용 분야에 적합한 혁신적 소재와 소자 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 고효율·고안정성의 페로브스카이트 태양전지, 리튬이온 및 리튬금속 배터리, 차세대 촉매 및 열전소자 등 실제 산업적 수요가 높은 분야에서 세계적 수준의 연구 성과를 창출하고 있습니다. 소재의 전기화학적 특성, 계면 안정성, 열적 내구성 등 다양한 요소를 통합적으로 고려하여, 실질적인 성능 향상과 상용화 가능성을 높이고 있습니다. 이 과정에서 분자 시뮬레이션, 전산 재료 과학, 실험적 합성 및 특성 분석이 유기적으로 결합되어, 소재의 설계부터 소자 제작, 성능 평가까지 전 주기를 아우르는 연구가 이루어집니다. 예를 들어, 리튬금속 배터리의 수명과 안전성을 높이기 위한 고안정성 전해질 및 계면 설계, 고효율 태양전지의 광전 변환 효율 극대화, 열전소자의 열전도도 및 전기전도도 최적화 등이 대표적인 연구 주제입니다. 이러한 연구는 에너지 변환 및 저장 기술의 한계를 극복하고, 친환경·고효율 에너지 시스템 구현에 중추적인 역할을 합니다. 또한, 연구실의 다학제적 접근법은 소재 과학, 화학공학, 전기전자공학 등 다양한 분야와의 융합 연구를 촉진하며, 미래 에너지 산업의 혁신을 선도하고 있습니다.

본 연구실은 나노포토닉스와 탄소 기반 신소재 분야에서도 활발한 연구를 수행하고 있습니다. 나노포토닉스는 빛과 물질의 상호작용을 나노미터 스케일에서 제어함으로써, 차세대 광전자 소자, 센서, 광촉매 등 다양한 응용 분야에 혁신을 가져올 수 있는 핵심 기술입니다. 연구실은 플라즈모닉 나노구조, 양자점, 업컨버전 나노결정 등 다양한 나노소재를 설계·합성하고, 이들의 광학적 특성과 기능성을 극대화하는 연구를 진행하고 있습니다. 특히, 유기·무기 하이브리드 페로브스카이트, 그래핀 및 기능화된 그래핀, 고분자 등 탄소 기반 신소재의 구조적·전자적 특성을 심도 있게 분석하여, 고성능 광전자 소자 및 에너지 변환 소자 개발에 적용하고 있습니다. 분자 모델링과 실험적 분석을 병행하여, 소재의 미세구조와 거시적 성능 간의 상관관계를 규명하고, 실제 소자 제작 및 응용 단계에서의 문제 해결에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 디스플레이, 센서, 에너지 소자 등 다양한 산업 분야에서의 혁신을 이끌고 있으며, 연구실은 국내외 유수의 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해, 나노포토닉스 및 탄소 기반 신소재 분야의 선도적 연구 역량을 지속적으로 강화하고 있습니다.