Paeng Lab
화학과
팽기욱 Keewook Paeng
Paeng Lab은 비정질 물질과 복합 시스템에서의 분자 이동성에 대한 세계적 수준의 연구를 수행하는 연구실입니다. 본 연구실은 유리(glass) 상태의 고분자 및 유기물질에서 나타나는 분자 동역학, 유리전이 현상, 그리고 동적 이질성 등 기초적이면서도 응용적인 주제를 심도 있게 다루고 있습니다.
비정질 고체는 OLED, 유기 태양전지, 유기 박막 트랜지스터, 의약품, 엔지니어링 플라스틱, 반도체 포토레지스트, 고체 전해질 등 다양한 산업 분야에서 핵심 소재로 활용되고 있습니다. 이러한 소재의 성능과 내구성, 그리고 새로운 기능 구현을 위해서는 유리전이 근처에서의 분자 운동과 구조적 특성에 대한 이해가 필수적입니다. Paeng Lab은 단일 분자 및 집단 수준의 형광 현미경, 온도 제어 챔버, 반사 편광 현미경, 분광 타원계 등 첨단 장비를 활용하여, 분자 수준에서의 동역학을 정밀하게 측정하고 분석합니다.
특히, 고분자 및 유기 전자소자 소재의 미세 구조와 분자 동역학이 전기적, 열적, 광학적 성능에 미치는 영향을 규명하는 연구를 중점적으로 수행하고 있습니다. 진공 증착형 불소화 포토레지스트, 리튬 결합을 통한 열적/전기적 특성 향상, 자기치유 이오노겔 등 혁신적인 소재 개발과 그 동역학적 특성 분석에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 고분자 네트워크 내에서의 나노스케일 구조 이질성, 고분자-입자 계면에서의 분절 동역학, 혼합 고분자 블렌드에서의 유리전이 근처 동역학 등 다양한 시스템을 대상으로 실험적 및 이론적 접근을 병행합니다.
이러한 연구를 통해 Paeng Lab은 소재의 구조-동역학-성능 간의 상관관계를 명확히 밝히고, 차세대 고성능 유기 전자소자 및 기능성 고분자 소재의 설계와 최적화에 중요한 기초 과학적 토대를 제공하고 있습니다. 더불어, 환경 정화용 MOF-고분자 복합막, 고체 전해질, 포토레지스트 등 다양한 응용 분야로 연구의 외연을 확장하고 있습니다.
Paeng Lab의 연구는 물리화학, 재료과학, 고분자화학, 나노과학 등 다양한 학문 분야와의 융합을 통해, 미래 첨단 소재 및 소자 개발에 기여하고 있습니다. 학생과 연구원들은 이론과 실험을 아우르는 폭넓은 연구 경험을 쌓으며, 세계적인 연구 네트워크와 협업을 통해 학문적 성장과 실질적 성과를 동시에 이루고 있습니다.
Amorphous Materials
Dynamic Heterogeneity
Polymer Segmental Dynamics
비정질 물질과 복합 시스템에서의 분자 이동성 연구
Paeng Lab은 비정질 고체, 즉 장거리 질서가 없는 고체 상태의 물질에서 나타나는 분자 이동성에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 비정질 고체는 유리(glass)로도 불리며, 유기, 무기, 고분자, 금속 등 다양한 화학적 조성에서 발견됩니다. 이러한 유리 상태의 물질은 OLED, 유기 태양전지, 유기 박막 트랜지스터 등 첨단 유기 전자소자뿐 아니라, 의약품, 엔지니어링 플라스틱, 반도체 포토레지스트, 고체 전해질 등 다양한 산업 분야에서 핵심적으로 활용되고 있습니다.
비정질 물질의 특성을 이해하기 위해서는 유리전이(glass transition) 현상과 그 근처에서의 분자 동역학에 대한 이해가 필수적입니다. 유리전이는 결정화와 달리 열역학적 전이가 아닌 순수한 동역학적 과정으로, 분자 운동이 급격히 느려지면서 구조적 변화 없이 고체 상태로 전환되는 현상입니다. 이 과정에서 나타나는 비-아레니우스 온도 의존성, 비지수적 이완, 동적 이질성 등은 유리 형성의 근본적인 원인과 밀접하게 연결되어 있습니다.
본 연구실은 고분자 및 유기 유리 형성 물질의 순수 상태와 혼합 상태 모두에서 분자 수준의 동역학을 탐구하며, 이를 다양한 응용 분야에 적용하고자 합니다. 이를 위해 단일 분자 및 집단 수준의 형광 현미경, 온도 제어 챔버, 반사 편광 현미경 등 첨단 장비를 활용하여, 유리전이 근처에서의 분자 운동, 동적 이질성, Debye–Stokes–Einstein 법칙의 붕괴 등 다양한 현상을 정밀하게 측정하고 분석합니다.
고분자 및 유기 전자소자 소재의 구조-동역학-성능 상관관계 규명
Paeng Lab은 고분자 및 유기 전자소자 소재의 미세 구조와 분자 동역학이 전기적, 열적, 광학적 성능에 미치는 영향을 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, OLED, 유기 태양전지, OTFT 등 유기 전자소자에서 유리 상태의 유기물이나 고분자 소재의 밀도, 분자 배열, 혼합 상태 등이 소자의 효율과 내구성에 결정적인 역할을 합니다. 최근에는 진공 증착형 불소화 포토레지스트, 리튬 결합을 통한 열적/전기적 특성 향상, 자기치유 이오노겔 등 혁신적인 소재 개발과 그 동역학적 특성 분석에 관한 연구를 활발히 진행하고 있습니다.
특히, 고분자 네트워크 내에서의 나노스케일 구조 이질성, 고분자-입자 계면에서의 분절 동역학, 혼합 고분자 블렌드에서의 유리전이 근처 동역학 등 다양한 시스템을 대상으로 실험적 및 이론적 접근을 병행합니다. 이를 위해 단일 분자 회전 탐침, 형광 상관 현미경, 반사 편광 현미경, 분광 타원계 등 다양한 측정 기법을 활용하여, 소재 내부의 미세 구조와 동역학적 특성을 정량적으로 분석합니다.
이러한 연구는 소재의 구조-동역학-성능 간의 상관관계를 명확히 밝힘으로써, 차세대 고성능 유기 전자소자 및 기능성 고분자 소재의 설계와 최적화에 중요한 기초 과학적 토대를 제공합니다. 또한, 환경 정화용 MOF-고분자 복합막, 고체 전해질, 포토레지스트 등 다양한 응용 분야로 연구의 외연을 확장하고 있습니다.
1
Vacuum-depositable Fluorinated Photoresist toward Organic Light-Emitting Diode (OLED) Patterning
Gayoung Kim, Yu-Jeong Kwon, Hyo-Eun Choi, Hanbeen Lee, Jeong-Hwan Lee, Myungwoong Kim, Jin-Kyun Lee,*, Gwiwon Jang, Taewoo Kim, Jun Yeob Lee, Keewook Paeng,*, Eun Yeong Soh, Doo Hong Kim, Byung Jun Jung,*
ACS Materials Letters, 2025
2
Greater Influence of Density on the Electrical Properties of an Organic Semiconductor Glass Compared to Molecular Orientation
Gwiwon Jang, Taewoo Kim, Junho Lee, Joonsuk Huh, Seong Eun Kim, So Youn Kim, Yasushi Koishikawa, Ohyun Kwon,*, and Keewook Paeng*
Journal of Physical Chemistry B, 2025
3
Nanoscale Structural Heterogeneity in Inter- and Intrachain Entangled Polymer Networks Probed Using the Random Barrier Model
Hyeyoung Joung,§, Dongho Kang,§, Jaesang Yu, Inyoung Cho, Soohyun Lee, Keewook Paeng,*, Jaesung Yang*
Macromolecules, 2025