이 연구 주제는 공액 고분자의 분자구조를 정밀하게 설계하여 유기 전계효과 트랜지스터(OFET)와 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)에서 높은 전하 이동도와 안정성을 구현하는 데 초점을 둔다. 연구실은 퀴노이드 구조, diketopyrrolopyrrole 계열, isoindigo 계열, thienylenevinylene 계열 등 다양한 전자구조를 갖는 고분자를 합성하고, 분자 평면성·공액 길이·에너지 준위·산화환원 특성이 소자 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석한다. 이를 통해 p형, n형, 양극성 구동이 가능한 고성능 유기 반도체 소재를 개발하는 것이 핵심 목표이다. 특히 이 연구실은 단순한 분자 합성에 그치지 않고, 박막 내 미세구조와 분자 배향을 제어하여 전하 수송을 극대화하는 공정 연구를 병행한다. 오프센터 스핀코팅, 열처리, 자기장 유도 제어, 유전체 계면 공학, 사이드체인 엔지니어링과 같은 방법을 통해 고분자 사슬의 정렬성, 결정성, π-π 상호작용을 향상시키고, 트랩 밀도와 무질서를 줄이는 방향으로 소자를 최적화한다. 이러한 접근은 논문과 특허에서 반복적으로 확인되며, 높은 이동도와 우수한 바이어스 안정성을 갖는 유기 트랜지스터 및 집적회로 구현으로 이어지고 있다. 응용 측면에서 이 연구는 유연 전자소자, 인쇄형 회로, 웨어러블 센서, 저전력 전자 플랫폼의 핵심 기반기술로 확장된다. 연구실은 대면적 플라스틱 기판 위에서 동작하는 트랜지스터 어레이와 상보형 집적회로를 구현해 왔으며, 최근에는 이온-전자 혼합 전도 특성을 활용하는 OECT까지 연구 범위를 넓혀 차세대 바이오전자 및 센서 소자에도 적용 가능성을 제시하고 있다. 결국 이 주제는 고분자 과학, 유기전자, 공정공학이 결합된 대표 연구축이라 할 수 있다.

이 연구 주제는 저비용·대면적·연속 생산이 가능한 차세대 태양전지를 구현하기 위해 용액공정 기반의 페로브스카이트 및 유기 태양전지 제조기술을 개발하는 데 중점을 둔다. 연구실은 슬롯다이 코팅, 바코팅, 스프레이 공정, 롤투롤 인쇄 등 확장 가능한 제조법을 활용하여 기존 진공 공정의 한계를 극복하고, 실제 산업 생산과 연결될 수 있는 공정 플랫폼을 구축해 왔다. 특히 완전 인쇄형 페로브스카이트 태양전지와 대면적 모듈 제조는 이 연구실의 대표적인 성과로 볼 수 있다. 핵심 연구 내용은 단순히 소자를 만드는 것이 아니라, 결정 성장과 막 형성 메커니즘을 정밀하게 제어하는 데 있다. 전구체 조성, 용매 증발 속도, 가스 퀀칭, 첨가제, 계면층 재료, 코팅 온도와 같은 변수를 조절하여 핀홀 없는 균일 박막과 우수한 결정립 구조를 유도하고, 광전변환 효율과 장기 안정성을 함께 향상시킨다. 또한 그래핀 유도체, 금속 산화물, 고분자 계면층, MOF 기반 수송층 등 다양한 인터페이스 소재를 도입하여 전하 추출 효율과 계면 신뢰성을 높이는 연구도 활발히 수행한다. 이러한 연구는 재생에너지의 상용화 측면에서 매우 큰 의미를 가진다. 고효율 소자를 실험실 수준에 머무르게 하지 않고, 인쇄 친화적이며 대면적화 가능한 기술로 연결함으로써 태양전지의 생산 단가를 낮추고 유연 기판 적용성을 높일 수 있기 때문이다. 연구실의 성과는 에너지 소재 설계와 공정 스케일업이 결합될 때 실질적인 산업 파급력이 커진다는 점을 보여주며, 차세대 분산형 전원과 웨어러블 에너지 소자 분야로의 확장 가능성도 높다.

이 연구 주제는 고분자 전자소자의 성능을 좌우하는 박막 형성 과정을 이해하고, 이를 대면적 인쇄 공정에 맞게 제어하는 데 초점을 맞춘다. 유기 전자소자에서는 같은 재료라도 코팅 방식, 건조 속도, 용매 조성, 기판 표면, 후처리 조건에 따라 분자 응집과 도메인 구조가 크게 달라지며, 이는 곧 전하 수송과 소자 균일성의 차이로 이어진다. 연구실은 이러한 공정-구조-성능 상관관계를 정밀하게 규명해 고성능 박막을 재현성 있게 구현하는 기술을 축적해 왔다. 구체적으로는 블레이드 코팅, 바코팅, 슬롯다이 코팅과 같은 인쇄 친화적 공정을 이용해 공액 고분자 및 혼합 박막의 고화 메커니즘을 분석하고, 준안정 상태와 결정화 거동을 활용한 미세구조 제어 전략을 개발한다. 분자 정렬 방향, 응집 형태, 도메인 크기, 층간 계면 조성 등을 조절하여 트랜지스터와 태양전지의 전기적 특성을 동시에 개선하는 방식이다. 또한 유전체 엔지니어링, 계면 개질, 플로팅 게이트 구조, 나노입자 도입 등을 통해 메모리와 집적회로 같은 인쇄형 전자 시스템으로 연구를 확장하고 있다. 이 연구의 중요성은 실험실의 우수한 단일 소자 성능을 실제 제조 가능한 플랫폼으로 옮기는 데 있다. 균일하고 빠르며 저온에서 가능한 대면적 공정은 유연 전자, 스마트 라벨, RFID, 디스플레이 백플레인, 웨어러블 전자소자에 직접 연결된다. 따라서 이 연구는 재료 합성과 소자 물성 연구를 넘어, 차세대 인쇄전자 산업의 제조 공학 기반을 마련하는 핵심 영역으로 평가할 수 있다.

이 연구 주제는 공액 고분자에 자성 및 스핀 특성을 부여하여 기존 유기 전자재료의 기능을 확장하려는 시도에 해당한다. 연구실은 open-shell 퀴노이드, pro-퀴노이드 고분자, 폴리라디칼 기반 구조 등 안정한 고스핀 상태를 가질 수 있는 분자를 설계하고, 이를 박막 소재로 구현하여 자성 발현과 전하 수송 특성의 상관관계를 탐구한다. 이는 전통적인 유기 반도체 연구를 넘어 스핀 자유도를 활용하는 기능성 유기소재로 연구 범위를 넓히는 방향이다. 핵심 방법론은 자기장 유도 하에서 분자 배향을 조절하고, 열처리나 코팅 후처리 과정에서 스핀 정렬과 결정화를 동시에 최적화하는 것이다. 관련 과제와 특허에서 확인되듯이, 자기장에 민감한 폴리라디칼의 배열을 이용해 고분자 사슬 정렬을 향상시키고, 그 결과 박막 내 전하 이동 경로와 자기적 응답을 동시에 제어하려는 연구가 진행되고 있다. 또한 강자성체 필름과 유기 자성 물질을 실제 반도체 소자 구조에 통합하려는 접근도 수행되고 있어, 소재 개발과 소자 응용이 함께 추진되는 특징이 있다. 이러한 연구는 장기적으로 유기 스핀트로닉스, 자기센서, 차세대 메모리, 소프트 전자기기용 기능성 소재 개발에 기여할 수 있다. 특히 최근 진행 중인 스마트 의수용 초박막 자기센서 및 위치 인식 소재 연구와도 연결되면서, 유기 자성 고분자가 단순한 기초화학의 대상이 아니라 실제 지능형 인터페이스 시스템의 핵심 재료가 될 수 있음을 보여준다. 즉, 이 주제는 고분자 화학, 자성 물성, 전자소자 응용을 통합하는 도전적이고 미래지향적인 연구 축이라 할 수 있다.