김미영 연구실은 재료공학 분야에서 세계적인 수준의 원자·전자 구조 분석 및 나노구조 재료 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 첨단 투과전자현미경(TEM), 전자 에너지 손실 분광법(EELS), 4D-STEM, 머신러닝 기반 데이터 분석 등 다양한 최첨단 분석 기법을 활용하여, 재료의 미세구조와 전자 구조를 원자 단위에서 정밀하게 규명합니다. 이를 통해 2차원 소재, 전이금속 산화물, 금속, 반도체, 나노입자 등 다양한 첨단 재료의 결함, 계면, 도메인, 나노구조체 등 미세구조 특성과 그에 따른 물성 변화를 심도 있게 연구하고 있습니다. 특히, 본 연구실은 차세대 이차전지(리튬이온, 나트륨이온 등) 및 비휘발성 메모리 소자(멤리스터, ReRAM 등)에 적용되는 나노구조 재료의 합성, 구조 분석, 동작 메커니즘 규명에 중점을 두고 있습니다. 실시간(in-situ) TEM 분석, 전자현미경 기반 전기적 측정, 동적 전자분광법 등을 활용하여, 충·방전 과정에서의 구조 변화, 계면 반응, 도전 필라멘트 형성 등 실제 구동 환경에서의 소재 거동을 원자 단위에서 직접 관찰하고, 전기화학적 성능과의 상관관계를 밝히고 있습니다. 또한, 본 연구실은 다중모달 복셀 투과전자현미경, 4D-STEM 기반 전자 회절 및 위상 분석, EELS 토모그래피, 인공지능 기반 데이터 분류 등 혁신적 분석법을 개발하여, 재료의 잠재적 특성을 다각적으로 입체 분석하고 있습니다. 이러한 연구는 고성능 반도체, 이차전지, 촉매, 광전자소자, 스핀트로닉스 등 다양한 첨단 산업 분야에서 요구되는 고기능성 재료의 설계와 최적화에 직접적으로 기여하고 있습니다. 최근에는 실시간 전압-전류 측정, 극저온 환경, 고온·고압 등 다양한 조건에서의 동적 구조 변화를 관찰함으로써, 실제 구동 환경에서의 재료 신뢰성, 내구성, 효율성 향상에 중점을 두고 있습니다. 더불어, 다양한 국가 및 산업체와의 협력 연구, 대형 국책과제 수행, 국제 학술대회 발표 등 활발한 학술 및 산학협력 활동을 통해, 재료공학 분야의 학문적·산업적 발전에 크게 기여하고 있습니다. 이처럼 김미영 연구실은 첨단 분석기술과 융합적 연구를 바탕으로, 미래 신소재 개발과 차세대 에너지·전자소자 혁신을 선도하는 연구실로 자리매김하고 있습니다.