고체무기화학은 고체 상태의 무기 화합물의 구조, 성질, 합성 및 응용을 연구하는 분야입니다. 김효나 연구실에서는 고체무기화학의 이론적 기반을 바탕으로, 다양한 무기 소재의 특성 분석과 새로운 합성 방법 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 나노구조를 갖는 무기 화합물의 표면 특성과 그에 따른 물리적, 화학적 거동에 대한 심층적인 연구가 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 저장, 촉매, 센서 등 다양한 분야에서의 실용적 응용을 목표로 하고 있습니다. 예를 들어, 고체무기화학을 활용한 신소재 개발은 전자기적 특성이 우수한 소재를 구현하거나, 환경 친화적인 촉매를 설계하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한, 무기 나노소재의 합성과 제어 기술은 차세대 전자소자 및 센서 개발에 필수적인 기반 기술로 자리 잡고 있습니다. 김효나 연구실은 고체무기화학의 응용 가능성을 넓히기 위해 다양한 융합 연구를 진행하고 있습니다. 이를 통해 기존의 한계를 극복하고, 새로운 기능성 소재의 창출 및 산업적 활용을 위한 혁신적인 연구 성과를 도출하고자 합니다.

탄소나노튜브(CNT)는 우수한 전기적, 기계적, 화학적 특성으로 인해 다양한 센서 기술에 활용되고 있습니다. 김효나 연구실에서는 CNT를 이용한 고정밀 센서, 특히 Quartz Crystal Microbalance(QCM) 기반의 센서 개발에 집중하고 있습니다. CNT를 QCM 표면에 코팅함으로써, 센서의 민감도와 신뢰성을 크게 향상시키는 연구를 수행하고 있습니다. CNT-QCM 센서는 액체 내 이온 농도, 즉 염분을 정밀하게 측정할 수 있는 기술로, 기존 QCM이 액체 환경에서 겪는 한계(복잡한 유체 운동, 커피링 효과 등)를 극복할 수 있습니다. CNT 코팅은 QCM 표면에 나노미터 수준의 거칠기를 부여하여, 이온 입자의 핵생성과 부착 특성을 조절할 수 있게 합니다. 이를 통해 센서의 질량 감지 범위와 해상도를 크게 높이고, 안정적인 동작을 실현할 수 있습니다. 이러한 고정밀 센서 기술은 수질 모니터링, 반도체 공정 내 액체 이온 농도 감지 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있습니다. 김효나 연구실은 CNT-QCM 센서의 성능 개선과 상용화를 목표로, 소재 공학과 센서 시스템 통합 연구를 지속적으로 추진하고 있습니다.