오문현 연구실의 핵심 연구 축은 고체무기화학과 초분자화학의 관점에서 배위고분자와 금속-유기 골격체(MOF)를 정밀하게 설계하고, 그 형성 과정을 제어하는 데 있다. 연구실은 금속 이온과 유기 리간드의 조합, 혼합 리간드 전략, 다금속 조성, 결함 도입, 성장 방향성 제어 등을 통해 기존에 자연적으로 선호되는 구조를 넘어서는 새로운 배위 구조체를 구현하고자 한다. 특히 최근 과제와 학회 발표들에서는 자연적으로 비선호되는 MOF를 유도 형성시키는 개념, MOF-on-MOF 성장, 구조 불일치 조절, 링크 간 공간 배열의 절충 구조 등 구조 형성 메커니즘 자체를 연구 대상으로 삼고 있다는 점이 두드러진다. 이 연구는 단순한 합성 최적화에 그치지 않고, 결정 성장의 방향성·등방성·비등방성, 셀 파라미터 불일치, 표면 전하, 변조제(modulator), 결함 공학 등 다양한 인자를 체계적으로 조절해 원하는 구조와 형태를 얻는 방법론을 제시한다. 실제로 연구실의 발표 주제에는 tip-to-middle 비등방 성장, defective MOF의 유도 형성, 다중 금속 성분의 공간적 배열 제어, gate-opening 유도 등 구조적 복잡성을 능동적으로 다루는 내용이 반복적으로 등장한다. 이는 MOF를 단순한 다공성 물질이 아니라, 설계 가능한 결정성 플랫폼으로 바라보는 연구 철학을 보여준다. 이러한 정밀 설계 연구는 향후 기체 흡착, 선택적 분리, 촉매, 광기능, 전기화학 등 다양한 응용의 기반이 된다. 원하는 기공 환경과 활성점, 다금속 분포, 표면 특성을 미세 조정할 수 있기 때문에 기능 중심의 맞춤형 소재 개발이 가능해진다. 오문현 연구실은 배위고분자와 MOF의 형성 원리를 해석하고 이를 다시 설계 전략으로 환원하는 순환형 연구를 수행함으로써, 차세대 무기·재료화학 분야에서 이상적인 구조체를 구현하는 데 중요한 기여를 하고 있다.

오문현 연구실은 배위고분자 입자(CPPs)를 출발점으로 하여 형태와 조성이 정밀하게 제어된 나노·마이크로 구조체를 합성하는 연구를 선도해 왔다. Nature 논문인 "Chemically tailorable colloidal particles from infinite coordination polymers"는 무한 배위고분자로부터 화학적으로 조절 가능한 콜로이드 입자를 구현한 대표 성과로, 배위고분자 입자의 개념을 재료화학 영역으로 확장시켰다. 이후에도 실리카@배위고분자 코어-쉘 마이크로스피어, hollow metal oxide sphere, multi ball-in-ball hybrid metal oxides 등 독창적인 구조체를 연속적으로 제시하며 배위고분자 기반 입자 공학의 흐름을 만들었다. 연구실의 방법론은 침전법, 코어-쉘 형성, 양이온 교환, 하소(calcination), 에칭, 자기주형(self-template) 전략 등을 조합해 원하는 구조를 단계적으로 구현하는 데 강점이 있다. 특히 쉘 두께 조절, 조성 변환, 중공화, 다중층 형성, 나노로드 및 특이 형상 합성 등에서 높은 제어성을 보여 주었으며, 이러한 공정은 금속 산화물이나 탄소 소재로의 구조 전환까지 연결된다. 논문과 다수의 학회 발표에서 나타나듯, 연구실은 단순한 입자 제조를 넘어 구조 보존적 전환과 형태 기억적 소재 합성이라는 관점에서 배위고분자 전구체의 활용 가능성을 꾸준히 확장해 왔다. 이 연구는 촉매, 센서, 흡착제, 광기능성 입자, 자기-형광 복합체, 항균성 다공성 탄소 등 다양한 응용으로 이어지고 있다. 특허로 등록된 형광·자성 코어-쉘 나노체인 구조체나 구리·은 나노입자가 분산된 다공성 탄소 소재는 이러한 플랫폼 기술이 실제 기능성 소재 개발로 연결된 사례다. 결과적으로 오문현 연구실은 배위고분자 입자를 단순 전구체가 아니라 구조와 기능을 동시에 프로그래밍할 수 있는 빌딩 블록으로 활용하며, 무기·나노·재료화학을 잇는 융합 연구를 수행하고 있다.

오문현 연구실은 합성한 배위고분자와 MOF를 기능성 소재로 전환하여 촉매, 흡착, 분리, 에너지 변환 분야에 적용하는 연구를 활발히 수행하고 있다. 최근 프로젝트와 발표를 보면 산소환원반응(ORR)용 탄소 촉매, Pt·Ag·PdCo·CoNi 등의 금속 나노입자가 도입된 다공성 복합체, 화학작용제 모사체의 흡착 및 분해, 염료 선택적 분리, 선택적 환원 반응 촉매 등 실질적 응용 지향성이 매우 강하다. 이는 배위고분자 및 MOF의 구조적 정밀성이 실제 반응 성능 향상으로 이어질 수 있음을 보여준다. 특히 연구실은 MOF를 직접 촉매로 사용하거나, 열처리 및 구조 전환을 통해 금속/질소 도핑 탄소, 금속산화물, 금속 나노입자-포집 복합체로 재구성하는 전략에 강점을 보인다. 예를 들어 ZIF 계열 하이브리드 MOF로부터 ORR 활성이 우수한 다공성 탄소 촉매를 제조하거나, UiO-66 기반 복합체 내부에 귀금속을 정렬·고정하여 유기 오염물 환원 반응의 선택성과 활성을 높이는 연구가 대표적이다. 또한 결함 공학과 개방 금속 사이트 도입을 통해 촉매 활성점 수와 기질 접근성을 개선하는 방향도 적극적으로 탐구하고 있다. 이러한 연구는 고체무기화학의 구조 설계 능력을 에너지·환경 문제 해결로 연결한다는 점에서 의미가 크다. 다공성 구조체의 기공 크기, 활성점 분포, 표면 전하, 전도성, 다금속 조성을 정밀 조절함으로써 기존 촉매나 흡착제가 갖는 한계를 극복할 수 있기 때문이다. 오문현 연구실은 구조 제어형 MOF 화학을 기반으로, 차세대 전기화학 촉매와 환경 정화용 기능성 소재를 개발하는 응용 연구까지 확장하며 화학과 재료 응용의 접점을 넓혀 가고 있다.