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.

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.