자성재료는 전자기적 특성을 활용하여 다양한 첨단 소자 및 시스템에 응용되는 핵심 소재입니다. 본 연구실은 나노스케일에서의 자성재료 합성, 구조 제어, 그리고 물성 분석에 중점을 두고 있습니다. 특히, 전기도금, 펄스 전기도금, 나노임프린트 리소그래피 등 다양한 나노가공 기술을 활용하여 고성능 자성 나노와이어, 나노디스크, 멀티레이어 구조체를 개발하고 있습니다. 이러한 나노구조 자성재료는 자기저항메모리(MRAM), 자기센서, 바이오 이미징, 환경 정화 등 다양한 분야에서 응용될 수 있습니다. 자기터널접합(MTJ)은 두 개의 자성층 사이에 절연층을 삽입한 구조로, 터널 자기저항(TMR) 효과를 이용한 차세대 메모리 및 센서 소자에 필수적인 요소입니다. 본 연구실에서는 CoFeB, NiFeSiB 등 다양한 자성 합금과 MgO, Al2O3 등의 터널 장벽 소재를 조합하여 MTJ의 구조적·전자적 특성을 최적화하고, 스핀전달토크(STT) 기반의 MRAM 소자 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 실험적 접근과 더불어, 1차원 및 2차원 나노구조에서의 자기이방성, 자기이력 특성, 스핀트로닉스 현상에 대한 이론적·수치적 해석도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 고집적, 저전력, 고속 동작이 가능한 차세대 메모리 소자 개발에 기여할 뿐만 아니라, 자기센서, 바이오센서, 환경 모니터링 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 또한, 국내외 특허 출원 및 산학협력을 통해 실용화 가능성도 적극적으로 모색하고 있습니다.

본 연구실은 이차전지(특히 리튬이온전지, 고체전지 등)용 나노신소재 개발 및 에너지 저장 시스템의 성능 향상에 관한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 전이금속 산화물, 황화물, 인화물 등 다양한 나노구조 전극 소재의 합성, 표면 및 계면 제어, 전기화학적 특성 분석을 통해 고용량, 고출력, 장수명 이차전지 구현을 목표로 하고 있습니다. 최근에는 바이오분해성 배터리, 유연 배터리, 고에너지 밀도 및 고안정성 소재 개발 등 차세대 에너지 저장 기술에도 집중하고 있습니다. 특히, 고분해능 XRF 분석장치 개발, 고흑연화도 인조흑연 제조기술 등 국가 연구개발 프로젝트를 통해 소재의 미세구조 분석, 전극 내 전이금속 산화수 변화 추적, 전지 내 계면 안정화 전략 등 다양한 융합 연구를 진행 중입니다. 또한, 3차원 나노구조 전극, 나노섬유, 나노입자, 나노와이어 등 다양한 형태의 전극 소재를 설계·합성하여, 이차전지의 충방전 효율, 내구성, 안전성 향상에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 전기차, 에너지 저장장치(ESS), 웨어러블 디바이스 등 미래 에너지 산업의 핵심 기반 기술로서, 친환경적이고 고성능의 차세대 배터리 상용화에 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한, 소재-소자-시스템 통합 연구를 통해 실질적인 산업적 파급효과와 기술 이전을 적극적으로 추진하고 있습니다.

수소 에너지는 친환경 미래 에너지로 각광받고 있으며, 이를 위한 효율적인 수소 발생 촉매 개발이 매우 중요합니다. 본 연구실은 전이금속 인화물, 황화물, 텔루라이드 등 다양한 2차원 및 나노구조 촉매 소재의 합성과 수소 발생 반응(HER) 촉매 성능 향상에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 몰리브덴 인화물(MoP), 철 인화물(FeP), 백금 텔루라이드(Pt3Te4) 등 다양한 나노촉매의 합성 방법론, 표면 구조 제어, 전기화학적 활성 분석에 중점을 두고 있습니다. 촉매의 활성점 제어, 계면 공학, 결함 공학, 합성 조건 최적화 등을 통해 저비용·고효율·내구성 우수한 수소 발생 촉매를 개발하고 있으며, 이와 관련된 논문 및 특허도 다수 보유하고 있습니다. 또한, 이론적 계산(DFT)과 실험적 분석을 병행하여 촉매 반응 메커니즘을 규명하고, 실제 수전해 시스템 적용 가능성을 검증하고 있습니다. 이러한 연구는 청정에너지 생산, 연료전지, 산업용 수소 생산 등 다양한 분야에 응용될 수 있으며, 친환경 에너지 전환 시대를 선도하는 핵심 원천기술로 자리매김하고 있습니다. 또한, 촉매 소재의 대량 합성 및 실용화 기술 개발을 통해 산업적 활용도 적극적으로 모색하고 있습니다.