= 136/100 s). GQDs의 밴드갭 조절은 광(빛) 보조 가스 감지에서 밴드 엔지니어링의 핵심적 역할을 부각하며, 가시광 활성화를 위한 광촉매 기반 센서 시스템 구축을 가능하게 한다.

무지지형(프리이스텐딩) 막 기술, 특히 무기 열전 재료를 사용하는 기술은 고급 열전 플랫폼을 위한 잠재력을 보여준다. 그러나 재료 가공 과정에서 희귀하고 유해한 원소를 사용하는 문제는 반드시 회피되어야 한다. 본 연구에서는 열전 응용을 위한 고결정성 CuS 막을 합성하는 확장 가능한 방법을 제시한다. 결정성 Cu를 황화(sulfurizing)함으로써, 서브마이크론 크기의 CuS 로드로 이루어진 고도로 퍼콜레이션된(percolated) 동시에 쉽게 전달 가능한 네트워크를 형성한다. CuS 막은 열적 및 전기적 특성을 효과적으로 분리하여 650 K에서(추정값) 전력인자(power factor) 0.50 mW m −1 K −2, 열전도도 0.37 W m −1 K −1을 달성한다. 이는 공기동(공화) 광물(covellite)에 대해 650 K에서(추정값) 차원 없는 성능지수(무차원 figure-of-merit) 0.91의 기록적인 수준을 제공한다. 또한 12개의 CuS 소자를 모듈로 통합한 결과, p-형 CuS만을 사용하는 단순한 구성에도 불구하고 ΔT가 40 K일 때 ~4 μW의 전력 생성이 이루어졌다. 더 나아가 CuS의 온도 의존적 전기적 특성에 근거하여, 항균성을 갖는 웨어러블 온도 센서를 개발하였다. image

삼중상 경계(triple‐phase boundary, TPB)에서의 반응 동역학은 Li–O2 배터리에서 Li+, e−, O2의 전기화학적 성능을 좌우한다. Li+/e−/O2 계면에서의 촉매 활성에 관한 초기 연구는 에너지 효율의 큰 발전을 가능하게 했으나, 양극 내 국소화된 TPB는 상용화를 향한 배터리 성능 혁신을 저해한다. 본 연구에서는 기공 크기, 연결성 및 질서정연함의 관점에서 구조적으로 설계된 기공 네트워크를 갖는 공기 양극에서, 균질화된 TPB가 반응 동역학에 미치는 영향을 탐구하였다. 모델링을 통해 반응물의 확산 플럭스를 시각화하였으며, 시뮬레이션 지도는 주기적인 개방 구조 내에서 반응 영역이 균일하게 분포함을 보여주었다. 3차원 공기 양극은 실제 전극 스케일에서 고활성의 균질한 TPB를 제공함으로써, 기계적/전기화학적 스트레스 완화(mechanical/electrochemical stress relaxation)를 통해 동시에 큰 방전 용량, 전례 없는 에너지 효율, 그리고 장기 사이클성을 달성하였다. 양극 구조 공학을 통한 균질한 TPB는 물질의 고유한 특성 제어를 넘어 반응 동역학을 개선하기 위한 새로운 전략을 제공한다.

= 136/100 s). GQDs의 밴드갭 조절은 광(빛) 보조 가스 감지에서 밴드 엔지니어링의 핵심적 역할을 부각하며, 가시광 활성화를 위한 광촉매 기반 센서 시스템 구축을 가능하게 한다.

무지지형(프리이스텐딩) 막 기술, 특히 무기 열전 재료를 사용하는 기술은 고급 열전 플랫폼을 위한 잠재력을 보여준다. 그러나 재료 가공 과정에서 희귀하고 유해한 원소를 사용하는 문제는 반드시 회피되어야 한다. 본 연구에서는 열전 응용을 위한 고결정성 CuS 막을 합성하는 확장 가능한 방법을 제시한다. 결정성 Cu를 황화(sulfurizing)함으로써, 서브마이크론 크기의 CuS 로드로 이루어진 고도로 퍼콜레이션된(percolated) 동시에 쉽게 전달 가능한 네트워크를 형성한다. CuS 막은 열적 및 전기적 특성을 효과적으로 분리하여 650 K에서(추정값) 전력인자(power factor) 0.50 mW m −1 K −2, 열전도도 0.37 W m −1 K −1을 달성한다. 이는 공기동(공화) 광물(covellite)에 대해 650 K에서(추정값) 차원 없는 성능지수(무차원 figure-of-merit) 0.91의 기록적인 수준을 제공한다. 또한 12개의 CuS 소자를 모듈로 통합한 결과, p-형 CuS만을 사용하는 단순한 구성에도 불구하고 ΔT가 40 K일 때 ~4 μW의 전력 생성이 이루어졌다. 더 나아가 CuS의 온도 의존적 전기적 특성에 근거하여, 항균성을 갖는 웨어러블 온도 센서를 개발하였다. image

삼중상 경계(triple‐phase boundary, TPB)에서의 반응 동역학은 Li–O2 배터리에서 Li+, e−, O2의 전기화학적 성능을 좌우한다. Li+/e−/O2 계면에서의 촉매 활성에 관한 초기 연구는 에너지 효율의 큰 발전을 가능하게 했으나, 양극 내 국소화된 TPB는 상용화를 향한 배터리 성능 혁신을 저해한다. 본 연구에서는 기공 크기, 연결성 및 질서정연함의 관점에서 구조적으로 설계된 기공 네트워크를 갖는 공기 양극에서, 균질화된 TPB가 반응 동역학에 미치는 영향을 탐구하였다. 모델링을 통해 반응물의 확산 플럭스를 시각화하였으며, 시뮬레이션 지도는 주기적인 개방 구조 내에서 반응 영역이 균일하게 분포함을 보여주었다. 3차원 공기 양극은 실제 전극 스케일에서 고활성의 균질한 TPB를 제공함으로써, 기계적/전기화학적 스트레스 완화(mechanical/electrochemical stress relaxation)를 통해 동시에 큰 방전 용량, 전례 없는 에너지 효율, 그리고 장기 사이클성을 달성하였다. 양극 구조 공학을 통한 균질한 TPB는 물질의 고유한 특성 제어를 넘어 반응 동역학을 개선하기 위한 새로운 전략을 제공한다.

). 기공 네트워크와 이들의 수송 동역학에 관한 심층 연구를 통해, 우리는 초고속 충전을 위한 LIB의 전극 형상에 대한 합리적 설계 원리를 제시한다.

고결정성, 고순도, 특히 고종횡비(high aspect ratio)를 갖는 탄소나노튜브(CNT)의 연속 생산은 다양한 산업 응용 분야에서 CNT를 광범위하게 사용하는 가능성을 크게 높인다. 본 연구에서는 딥 인젝션 부유 촉매 화학기상증착(deep-injection floating catalyst chemical vapor deposition) 방법을 이용하여, 소형이며 균일한 촉매 입자 형성을 위한 새로운 유형의 촉매 전구체를 설계함으로써 고종횡비 CNT 합성을 수행하였다. 제자리 TEM(in situ TEM) 분석을 통해, 전자 인위성(electron-withdrawing) 특성을 갖는 기능기를 포함한 페로센 유도체는 페로센에 비해 더 높은 분해 온도를 가지는 것으로 관찰되었다. 새로운 촉매 전구체로서 아세틸-페로센(acetyl-ferrocene)은 페로센보다 더 높은 분해 온도를 갖는 페로센 유도체로, 더 작고 보다 균일한 촉매 입자의 형성을 통해 고순도 및 고종횡비의 CNT 합성에 기여한다. 또한 새로운 유형의 촉매 전구체의 사용과 황(sulfur) 주입량의 최적화를 통해 종횡비가 약 24,000에 이르는 초고종횡비 CNT를 합성할 수 있었으며, 이들의 응용에 대해 추가 정제 공정의 필요성이 낮았다(잔류 성분 <4%). • 다양한 페로센 유도체의 열적 분해 거동에 대한 제자리 TEM 관찰. • 페로센 유도체의 해리(dissociation) 메커니즘 예측을 위한 DFT 시뮬레이션. • 서로 다른 촉매 전구체의 사용은 합성 결과 및 최적 황 농도에 변화를 초래한다. • 고결정성(I_G/I_D ~ 54.9), 고순도(~97%), 고종횡비(~24,000)를 갖는 CNT가 합성되었다.

나노스케일 다공성 금속 구조는 높은 강도-중량비를 달성할 수 있지만, 기존의 제작 방법은 단위 셀의 크기와 생산 속기 사이에 상충관계가 있어 대규모 나노스케일 아키텍처를 제작하기 어렵다. 본 연구에서는 근접장(proximity field) 나노패터닝과 전기도금, 원자층 증착을 결합하여 대면적 Ni/Al 2 O 3 나노구조화 3차원 구조를 제작함으로써 이러한 한계를 극복하였다. 제작된 나노구조화 3차원 구조는 금속 및 세라믹 층의 크기 의존 효과와 계면에서의 전위(dislocation) 운동 차단에 기인하여 높은 강도 향상을 나타냈다. 압축 시험 결과, Al 2 O 3 코팅의 두께가 증가함에 따라 나노구조화 3차원 구조의 강도가 증가하였으며, 유동응력은 코팅 두께 6 nm와 36 nm에서 각각 780 MPa 및 1210 MPa에 도달하였다. 이는 유한요소 시뮬레이션을 기반으로 Al 2 O 3 코팅이 없는 3차원 Ni 단독 구조의 계산 강도와 비교하여 각각 42% 및 119% 증가에 해당한다. 또한 본 연구는 Al 2 O 3 코팅이 두께가 감소할수록 취성-연성 전이(brittle-to-ductile transition)를 보임을 확인하였다. 이러한 향상된 연성은 Ni 기지와의 동시 변형(co-deformation)을 촉진하여 박리(delamination)를 감소시키고, 더 얇은 알루미나 코팅에서 더 현저한 강화 효과를 유도하였다.

, 게이지 팩터 = 8.6) 및 우수한 안정성(1000회 이상의 작동 사이클). 이 플랫폼은 외부 전원 공급원 없이 피부-디바이스 계면에서 압력과 온도를 실시간으로 가역적으로 감지할 수 있게 한다. 딥러닝 알고리즘, 특히 딥 신경망(DNNs)을 활용함으로써, 획득된 신호는 서로 다른 앉은 자세로 분류되어 환자 상태의 지능적이고 연속적인 모니터링이 가능해진다. 또한 통합된 증강현실 및 가상현실(AR/VR) 인터페이스는 압력 분포를 실시간으로 시각화하여 몰입형이며 원격인 의료 모니터링을 가능하게 한다. 종합하면, 본 연구는 무선 작동, AI 기반 분석, AR/VR 시각화를 원활하게 통합한 그래핀 기반 스마트 감지 플랫폼을 제시하며, 이는 개인화되고 상호작용하는 스마트 헬스케어의 한 형태로서 고도화된 환자 모니터링을 제공한다.

산화 처리로 인해 혼성화된 탄소 격자는 전자 및 광전자 성능을 심각하게 제한한다. 이러한 한계를 해결하기 위해, 비산화 그래핀 플레이크(NOGF)와 저산화 그래핀 양자점(GQD)을 포함하는 최소 산화 그래핀(MOG)은 이온 또는 분자 삽입(intercalation)을 기반으로 한 비파괴적 접근법에 이어 액상 박리(liquid-phase exfoliation)를 수행함으로써 개발되었다. 이들 재료는 π-공액 네트워크의 무결성을 유지하면서 기능을 조절할 수 있고 용액 공정성이 뛰어나다. NOGF는 높은 전도도, 광대역 광 흡수, 그리고 열적 안정성을 보여 태양전지 전극, 광열(photothermal) 흡수체, 그리고 광촉매 스캐폴드(scaffold)로 사용하기에 이상적인 재료이다. 조절 가능한 밴드갭과 풍부한 작용기를 갖는 GQD는 태양전지에서 계면 조절자(interfacial modifier)로 작용하며, 광촉매를 위한 활성 부위로도 기능한다. 본 총설은 구조-물성-성능 간의 상관관계와 태양에너지 변환에서의 응용에 초점을 두어 MOG의 최근 발전을 요약한다. 또한 기존 GO/rGO 기반 시스템과의 비교 평가를 제시하고, 고효율 그래핀 기반 태양 기술을 개발하기 위한 향후 방향을 논의한다.