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김봉중 연구실
광주과학기술원 신소재공학과
김봉중 교수
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김봉중 연구실

광주과학기술원 신소재공학과 김봉중 교수

김봉중 연구실은 결정성장과 나노구조 제어를 기반으로 반도체 나노와이어, 산화물 엑솔루션 나노촉매, 나노라티스 절연 소재 등 차세대 기능성 재료를 연구하며, 실시간 구조 분석과 조성·계면 설계를 통해 광전기화학 물분해, 에너지 변환 촉매, 전기적 절연 및 반도체 소재 응용까지 확장되는 신소재 융합 연구를 수행하고 있다.

대표 연구 분야
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결정성장 기반 반도체 나노와이어 및 이종구조 설계 thumbnail
결정성장 기반 반도체 나노와이어 및 이종구조 설계
주요 논문
3
논문 전체보기
1
article
|
hybrid
·
인용수 10
·
2024
Concurrent Amorphization and Nanocatalyst Formation in Cu‐Substituted Perovskite Oxide Surface: Effects on Oxygen Reduction Reaction at Elevated Temperatures
SungHyun Jeon, Wan‐Gil Jung, Wan‐Gil Jung, Hohan Bae, Sejong Ahn, Bonjae Koo, WonJeong Yu, Seunghyun Kim, DongHwan Oh, Uisik Kim, Scott A. Barnett, Jongsu Seo, Bong‐Joong Kim, WooChul Jung, WooChul Jung
IF 26.8
Advanced Materials
The activity and durability of chemical/electrochemical catalysts are significantly influenced by their surface environments, highlighting the importance of thoroughly examining the catalyst surface. Here, Cu-substituted La<sub>0.6</sub>Sr<sub>0.4</sub>Co<sub>0.2</sub>Fe<sub>0.8</sub>O<sub>3-δ</sub> is selected, a state-of-the-art material for oxygen reduction reaction (ORR), to explore the real-time evolution of surface morphology and chemistry under a reducing atmosphere at elevated temperatures. Remarkably, in a pioneering observation, it is discovered that the perovskite surface starts to amorphize at an unusually low temperature of approximately 100 °C and multicomponent metal nanocatalysts additionally form on the amorphous surface as the temperature raises to 400 °C. Moreover, this investigation into the stability of the resulting amorphous layer under oxidizing conditions reveals that the amorphous structure can withstand a high-temperature oxidizing atmosphere (≥650 °C) only when it has undergone sufficient reduction for an extended period. Therefore, the coexistence of the active nanocatalysts and defective amorphous surface leads to a nearly 100% enhancement in the electrode resistance for the ORR over 200 h without significant degradation. These observations provide a new catalytic design strategy for using redox-dynamic perovskite oxide host materials.
https://doi.org/10.1002/adma.202404103
Amorphous solid
Materials science
Oxidizing agent
Nanomaterial-based catalyst
Catalysis
Oxide
Redox
Perovskite (structure)
Chemical engineering
Oxygen
2
article
|
bronze
·
인용수 0
·
2023
Enabling Durable Ultralow‐<i>k</i> Capacitors with Enhanced Breakdown Strength in Density‐Variant Nanolattices (Adv. Mater. 6/2023)
Min‐Woo Kim, Max L. Lifson, Rebecca A. Gallivan, Julia R. Greer, Bong‐Joong Kim
IF 26.8
Advanced Materials
Heterostructural Nanolattice Capacitors In article number 2208409, Julia R. Greer, Bong-Joong Kim, and co-workers demonstrate density-variant nanolattices that exhibit bi-phase deformation by which the lower-density region protects the higher-density region. This deformation improves the electrical breakdown strength by ≈3.3 fold of the uniform-density nanolattice, while maintaining the ultralow-k of ≈1.2 with complete electric and dielectric stability and recoverability during 100 cyclic compressions to 62.5% strain.
http://dx.doi.org/10.1002/adma.202370040
Capacitor
Materials science
Dielectric
Strain (injury)
Composite material
Deformation (meteorology)
Condensed matter physics
Electrical engineering
Optoelectronics
Biology
3
article
|
인용수 3
·
2022
Enabling Durable Ultralow‐<i>k</i> Capacitors with Enhanced Breakdown Strength in Density‐Variant Nanolattices
Min‐Woo Kim, Max L. Lifson, Rebecca A. Gallivan, Julia R. Greer, Bong‐Joong Kim
IF 26.8
Advanced Materials
Ultralow-k materials used in high voltage devices require mechanical resilience and electrical and dielectric stability even when subjected to mechanical loads. Existing devices with organic polymers suffer from low thermal and mechanical stability while those with inorganic porous structures struggle with poor mechanical integrity. Recently, 3D hollow-beam nanolattices have emerged as promising candidates that satisfy these requirements. However, their properties are maintained for only five stress cycles at strains below 25%. Here, we demonstrate that alumina nanolattices with different relative density distributions across their height elicit a deterministic mechanical response concomitant with a 1.5-3.3 times higher electrical breakdown strength than nanolattices with uniform density. These density-variant nanolattices exhibit an ultralow-k of ≈1.2, accompanied by complete electric and dielectric stability and mechanical recoverability over 100 cyclic compressions to 62.5% strain. We explain the enhanced insulation and long-term cyclical stability by the bi-phase deformation where the lower-density region protects the higher-density region as it is compressed before the higher-density region, allowing to simultaneously possess high strength and ductility like composites. This study highlights the superior electrical performance of the bi-phase nanolattice with a single interface in providing stable conduction and maximum breakdown strength.
https://doi.org/10.1002/adma.202208409
Materials science
Composite material
Capacitor
Ductility (Earth science)
Dielectric
Resilience (materials science)
Stress (linguistics)
Dielectric strength
Thermal stability
Phase (matter)
정부 과제
22
과제 전체보기
1
2025년 10월-2027년 12월
|24,233,000
향상된 도파민 감지 및 물 분해를 위한 로듐 나노입자가 도핑된 GO/RGO 이중 층 전극
(1) 전자 전달 및 촉매 효율 향상을 위해 로듐 나노입자(RhNPs)가 도핑된 그래핀 산화물(GO)/환원된 그래핀 산화물(RGO) 이중층 전극을 제작하고 특성 분석하는 것,(2) 방해 생체분자가 존재하는 조건에서도 도파민 감지에서 높은 민감도, 선택성, 안정성을 달성하는 것,(3) 과전압을 감소시키고 산소 및 수소 발생 반응에 대한 이중기능성 촉매 활성을...
그래핀 산화물
Rh 나노입자
이중층 전극
전기화학적 도파민 센서
물 분해
2
2025년 10월-2027년 12월
|88,331,000
향상된 도파민 감지 및 물 분해를 위한 로듐 나노입자가 도핑된 GO/RGO 이중 층 전극
(1) 전자 전달 및 촉매 효율 향상을 위해 로듐 나노입자(RhNPs)가 도핑된 그래핀 산화물(GO)/환원된 그래핀 산화물(RGO) 이중층 전극을 제작하고 특성 분석하는 것,(2) 방해 생체분자가 존재하는 조건에서도 도파민 감지에서 높은 민감도, 선택성, 안정성을 달성하는 것,(3) 과전압을 감소시키고 산소 및 수소 발생 반응에 대한 이중기능성 촉매 활성을...
그래핀 산화물
Rh 나노입자
이중층 전극
전기화학적 도파민 센서
물 분해
3
2025년 8월-2028년 8월
|64,211,000
비정질 BiVO4 광양극에서 Fe/Co 이종접합구조 나노입자 엑솔루션을 통한 고활성, 고안정성 광전기화학 물분해
졸젤 용액 기반의 비정질 엑솔루션 법 (비정질 상태의 산화물 모체에서 고농도로 도핑된 전이금속을, 모체내부에 공공을 생성시키지 않고, 전량 추출시키는 법)을 이용하여, 비 페로브스카이트 BiVO4를 기반으로 한 다음의 두 시스템에서 물분해 효율과 안정성을 극대화하는 데 있다. (연구단계 I) BiVO4 기판에서 Co 엑솔루션을 통한 고활성, 고안정성 PEC...
비정질
엑솔루션
이종접합
실시간 투과전자현미경
광전기화학 물분해
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
거절2021금속 산화물 박막 제조 방법, 이 방법으로 제조된 금속 산화물 박막, 및 이를 포함하는 전자소자1020210034079
전체 특허

금속 산화물 박막 제조 방법, 이 방법으로 제조된 금속 산화물 박막, 및 이를 포함하는 전자소자

상태
거절
출원연도
2021
출원번호
1020210034079