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조은철 연구실
한양대학교 화학공학과
조은철 교수
기본 정보
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논문
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조은철 연구실

한양대학교 화학공학과 조은철 교수

조은철 연구실은 계면·표면공학을 바탕으로 유기·무기 콜로이드와 나노구조체를 정밀 설계하고, 플라즈모닉 금속 나노입자, 광결정 단층막, 유무기 복합소재를 활용해 바이오센싱, 광학 액추에이터, 스마트 윈도우, 태양전지, 촉매 및 화장품 응용까지 연결하는 화학공학 기반의 융합 연구를 수행하고 있다.

대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
계면·표면공학 기반 콜로이드 및 나노구조체 설계 thumbnail
계면·표면공학 기반 콜로이드 및 나노구조체 설계
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

10총합

5개년 연도별 피인용 수

80총합
주요 논문
3
논문 전체보기
1
article
|
gold
·
인용수 6
·
2023
Synthesis of Linear Black Gold Nanostructures Processable as Sunlight and Low‐Energy Light Collecting Films for Photo‐Thermoelectricity
Jeong Han Kim, Seung Beom Pyun, Min Ju Choi, Ji Won Yeon, Young Ji Hwang, Eun Chul Cho
IF 14.1
Advanced Science
As one of the effort to cope with the energy crisis and carbon neutrality, utilization of low-grade energy generated indoors (e.g., light) is imperative because this saves building and house energy, which accounts for ≈40% of total energy consumption. Although photovoltaic devices could contribute to energy savings, it is also necessary to harvest heat from indoor lights to generate electricity because the light absorbed by materials is mostly transformed into heat. For daily life uses, materials should not only have high absorptance and low emittance but also be easily processed into various forms. To this end, this work synthesizes black aqueous suspensions containing winding and bent linear gold nanostructures with diameters of 3-5 nm and length-to-diameter ratios of ≈4-10. Their optical and photo-thermal characteristics are understood through experimental and theoretical investigations. Black gold nanostructures are conveniently processed into metal-dielectric films on metal, glass, and flexible substrates. The film on copper has an absorptance of 0.97 and an emittance of 0.08. Under simulated sunlight and indoor LED light illumination, the film has equivalent photo-thermal and photo-thermoelectric performances to a top-tier sunlight-collecting film. This work attempts to modify the film structure to generate more usable electricity from low-energy indoor light.
https://doi.org/10.1002/advs.202207415
Sunlight
Materials science
Thermoelectric effect
Nanostructure
Optoelectronics
Nanotechnology
Optics
Physics
2
article
|
인용수 2
·
2022
Optically Left-Handed Nanopearl Beads with Inductance-Capacitance Circuits at Visible–Near-Infrared Frequencies Based on Scalable Methods
Seung Beom Pyun, Min Gyu Kim, Sung Wook Kim, Ji Eun Song, Hyun Ik Jeon, Sangho Kim, So‐Jung Park, Eun Chul Cho
IF 8.2
ACS Applied Materials & Interfaces
Optically left-handed materials refract the propagating light in the opposite direction. Most research has focused on the design of various structures, including split-ring resonators, either on planes or in particle cluster forms to resonate with specific light frequencies. However, for particle-based materials, the circuital structures for optical left-handedness have not been fully understood and the effect of interior structure on the optical handedness have not been investigated. Additionally, scalable methods to deploy the unique characteristics of the materials have not been reported so far and are still urgent. Here, optically left-handed nanopearl beads are synthesized in up to 1.25 L solutions. Nanopearl beads contain assembled Au nanocolloids, a dielectric sphere, and a thin silica layer that fixes the assembled structures to sustainably yield unique inductance-capacitance circuits at specific visible-near-infrared frequencies. The frequencies are tunable by modulating the interior structures. Investigation of the circuit structures and Poynting vectors generated within the nanopearl beads suggest the likelihood of their left-handedness. Moreover, the effects of interior structures on the optical handedness of the nanopearl beads are extensively investigated. The results could help commercialize optically left-handed materials and pioneer fields that have not been realized so far.
https://doi.org/10.1021/acsami.1c20838
Materials science
Poynting vector
Capacitance
Optoelectronics
Particle (ecology)
Metamaterial
Broadband
Infrared
Optics
Physics
3
article
|
인용수 2
·
2022
Reaction-Based Scalable Inorganic Patterning on Rigid and Soft Substrates for Photovoltaic Roofs with Minimal Optical Loss and Sustainable Sunlight-Driven-Cleaning Windows
Min Ju Choi, Young Ji Hwang, Seung Beom Pyun, Jeong Han Kim, Jung Yeon Kim, Woongpyo Hong, Jung-Yeon Park, Jinwoo Kwak, Eun Chul Cho
IF 8.2
ACS Applied Materials & Interfaces
Recently developed fabrication methods for inorganic patterns (such as laser printing and optical lithography) can avoid some patterning processes conducted by conventional etching and lithography (such as substrate etching and modulation) and are thereby useful for applications in which the substrates and materials must not be damaged during patterning. Simultaneously, it is also necessary to develop facile and economical methods producing inorganic patterns on various substrates without requiring a special apparatus while attaining the above-mentioned advantages. The present study proposes a reaction-based method for fabricating inorganic patterns by immersing substrates coated with a colloidal nanosheet into an aqueous solution containing inorganic precursors. Silica and TiO<sub>2</sub> patterns spontaneously developed during the conversion of each inorganic precursor. These patterns were successful on rigid and flexible substrates. We fabricated these patterns on a wafer-sized silicon and large flexible poly(ethylene terephthalate) film, suggesting the scalability. We fabricated a biomimetic pattern on both sides of a glass window, as a photovoltaic roof, for minimal optical losses to maximally present photovoltaic effects of a solar cell. The TiO<sub>2</sub> pattern on glass window exhibits sustainable sunlight-driven-cleaning activity for contaminants. The method could provide a platform for economical high-performance inorganic patterns for energy, environmental, electronics, and other areas.
https://doi.org/10.1021/acsami.2c09145
Materials science
Wafer
Nanotechnology
Etching (microfabrication)
Soft lithography
Substrate (aquarium)
Lithography
Fabrication
Photovoltaic system
Reactive-ion etching
정부 과제
12
과제 전체보기
1
주관|
2019년 2월-2023년 2월
|100,000,000
플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드의 대용량 합성법 개발 및 대면적 배열을 통한 신규 케미컬 센서 및 에너지 하비스트 시스템 개발
1. 연구개요: 본 제안은 연구 초기단계로 빛의 전기장 뿐 아니라 자기장에 대해서도 우수한 공명(resonance)특성을 지닌 플라즈모닉 메타분자 안테나(plasmonic metamolecule antenna) 콜로이드를 실용화 가능한 방법을 발명하여 제조하고, 메타분자 콜로이드의 전자기장 증폭특성 및 증폭기작, 광열(photothermal) 특성, 광전기(photoelectric) 특성을 관찰하는 연구수행 후, 무기 및 플라스틱 기판에 메타분자 콜로이드를 규칙적으로 배열시킨 메타분자 기판을 제조하여, 저전력기만 극미량 물질탐지 시스템 및 고성능 광열전 기판 개발 및 신규 태양전지 시스템 발굴에 사용하는 것을 목표로 하는 연구에 관한 것임. 2. 연차별 연구내용: 1차년: 메타분자안테나 콜로이드 대용량 제조기술 확보 및 전자기적 특성 연구. - 습식공정을 통한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 대용량 합성 기반 기술 확보 (목표:≥1L scale). - 실험 및 Simulation을 통한 메타안테나 콜로이드의 전기장 및 자기장 증폭특성에 관한 연구. 2차년: 메타분자 안테나 콜로이드의 광열, 광전기 특성 연구 및 2차원 기판 위 메타안테나 array제조 기술 확립. - 이론 및 실험을 통한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드의 광열 및 광전기 특성 규명. - 메타분자 콜로이드를 기판 위에 배열시킬 수 있는 메타분자 콜로이드 array 기술 확립. 3차년: 고성능 SERS 및 광열전 기판 개발을 위한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 메타분자 콜로이드 array 구조 최적화. - 극미량 물질 검출에 최적화된 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 기판 제조기술 확립. - 광열효과를 극대화 할 수 있는 고성능 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 광열기판 개발. 4차년: 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 메타분자 콜로이드 array를 활용한 신규 태양에너지 시스템 적용가능성 확인 및 대면적 메타분자 콜로이드 array 제조기술 확보. - 광전효과 극대화를 위한 메타분자 콜로이드 및 메타분자 array의 구조최적화, 이를 통한 신규 태양에너지 시스템 개발 가능성 확인. - 기판의 실용화를 위한 2 inch 이상 크기로 메타분자 콜로이드를 배열할 수 있는 기반 기술 확보.
플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드
자기장-전기장 증폭
메타분자 안테나 2차원 배열
대용량 합성 및 대면적
2
주관|
2019년 2월-2023년 2월
|100,000,000
플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드의 대용량 합성법 개발 및 대면적 배열을 통한 신규 케미컬 센서 및 에너지 하비스트 시스템 개발
1. 연구개요: 본 제안은 연구 초기단계로 빛의 전기장 뿐 아니라 자기장에 대해서도 우수한 공명(resonance)특성을 지닌 플라즈모닉 메타분자 안테나(plasmonic metamolecule antenna) 콜로이드를 실용화 가능한 방법을 발명하여 제조하고, 메타분자 콜로이드의 전자기장 증폭특성 및 증폭기작, 광열(photothermal) 특성, 광전기(photoelectric) 특성을 관찰하는 연구수행 후, 무기 및 플라스틱 기판에 메타분자 콜로이드를 규칙적으로 배열시킨 메타분자 기판을 제조하여, 저전력기만 극미량 물질탐지 시스템 및 고성능 광열전 기판 개발 및 신규 태양전지 시스템 발굴에 사용하는 것을 목표로 하는 연구에 관한 것임. 2. 연차별 연구내용: 1차년: 메타분자안테나 콜로이드 대용량 제조기술 확보 및 전자기적 특성 연구. - 습식공정을 통한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 대용량 합성 기반 기술 확보 (목표:≥1L scale). - 실험 및 Simulation을 통한 메타안테나 콜로이드의 전기장 및 자기장 증폭특성에 관한 연구. 2차년: 메타분자 안테나 콜로이드의 광열, 광전기 특성 연구 및 2차원 기판 위 메타안테나 array제조 기술 확립. - 이론 및 실험을 통한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드의 광열 및 광전기 특성 규명. - 메타분자 콜로이드를 기판 위에 배열시킬 수 있는 메타분자 콜로이드 array 기술 확립. 3차년: 고성능 SERS 및 광열전 기판 개발을 위한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 메타분자 콜로이드 array 구조 최적화. - 극미량 물질 검출에 최적화된 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 기판 제조기술 확립. - 광열효과를 극대화 할 수 있는 고성능 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 광열기판 개발. 4차년: 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 메타분자 콜로이드 array를 활용한 신규 태양에너지 시스템 적용가능성 확인 및 대면적 메타분자 콜로이드 array 제조기술 확보. - 광전효과 극대화를 위한 메타분자 콜로이드 및 메타분자 array의 구조최적화, 이를 통한 신규 태양에너지 시스템 개발 가능성 확인. - 기판의 실용화를 위한 2 inch 이상 크기로 메타분자 콜로이드를 배열할 수 있는 기반 기술 확보.
플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드
자기장-전기장 증폭
메타분자 안테나 2차원 배열
대용량 합성 및 대면적
3
주관|
2019년 2월-2023년 2월
|100,000,000
플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드의 대용량 합성법 개발 및 대면적 배열을 통한 신규 케미컬 센서 및 에너지 하비스트 시스템 개발
1. 연구개요: 본 제안은 연구 초기단계로 빛의 전기장 뿐 아니라 자기장에 대해서도 우수한 공명(resonance)특성을 지닌 플라즈모닉 메타분자 안테나(plasmonic metamolecule antenna) 콜로이드를 실용화 가능한 방법을 발명하여 제조하고, 메타분자 콜로이드의 전자기장 증폭특성 및 증폭기작, 광열(photothermal) 특성, 광전기(photoelectric) 특성을 관찰하는 연구수행 후, 무기 및 플라스틱 기판에 메타분자 콜로이드를 규칙적으로 배열시킨 메타분자 기판을 제조하여, 저전력기만 극미량 물질탐지 시스템 및 고성능 광열전 기판 개발 및 신규 태양전지 시스템 발굴에 사용하는 것을 목표로 하는 연구에 관한 것임. 2. 연차별 연구내용: 1차년: 메타분자안테나 콜로이드 대용량 제조기술 확보 및 전자기적 특성 연구. - 습식공정을 통한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 대용량 합성 기반 기술 확보 (목표:≥1L scale). - 실험 및 Simulation을 통한 메타안테나 콜로이드의 전기장 및 자기장 증폭특성에 관한 연구. 2차년: 메타분자 안테나 콜로이드의 광열, 광전기 특성 연구 및 2차원 기판 위 메타안테나 array제조 기술 확립. - 이론 및 실험을 통한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드의 광열 및 광전기 특성 규명. - 메타분자 콜로이드를 기판 위에 배열시킬 수 있는 메타분자 콜로이드 array 기술 확립. 3차년: 고성능 SERS 및 광열전 기판 개발을 위한 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 메타분자 콜로이드 array 구조 최적화. - 극미량 물질 검출에 최적화된 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 기판 제조기술 확립. - 광열효과를 극대화 할 수 있는 고성능 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 광열기판 개발. 4차년: 플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드 및 메타분자 콜로이드 array를 활용한 신규 태양에너지 시스템 적용가능성 확인 및 대면적 메타분자 콜로이드 array 제조기술 확보. - 광전효과 극대화를 위한 메타분자 콜로이드 및 메타분자 array의 구조최적화, 이를 통한 신규 태양에너지 시스템 개발 가능성 확인. - 기판의 실용화를 위한 2 inch 이상 크기로 메타분자 콜로이드를 배열할 수 있는 기반 기술 확보.
플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드
자기장-전기장 증폭
메타분자 안테나 2차원 배열
대용량 합성 및 대면적
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2023흑금 나노구조체 및 이의 용도1020230135759
등록2022미네랄 소재를 이용한 유효성분 안정화 방법1020220080696
등록2022콜로이드 기반의 나노미로 및 이의 제조방법1020220072418
전체 특허

흑금 나노구조체 및 이의 용도

상태
공개
출원연도
2023
출원번호
1020230135759

미네랄 소재를 이용한 유효성분 안정화 방법

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220080696

콜로이드 기반의 나노미로 및 이의 제조방법

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220072418