본 연구실은 전이금속을 중심으로 한 금속-유기 골격체(MOF) 및 제올라이트-이미다졸레이트 프레임워크(ZIF)의 합성과 구조적 특성 연구에 중점을 두고 있습니다. 다양한 전이금속 이온과 유기 리간드를 조합하여 새로운 다공성 구조체를 설계하고, 이들의 결정 구조를 단결정 X-선 회절, 분광학적 분석 등 첨단 분석기법을 통해 규명합니다. 이러한 연구는 기존의 다공성 물질이 갖지 못한 독특한 위상과 물성을 지닌 신소재 개발에 기여하고 있습니다. 특히, 본 연구실은 저온 및 다양한 용매 조건에서 금속 이온과 이미다졸 유도체의 반응을 조절하여 새로운 형태의 ZIF를 합성하는 방법을 개발하였습니다. 이 과정에서 1차원 세공을 갖는 구조, 메조기공의 크기와 부피를 정밀하게 조절할 수 있는 기술, 그리고 다양한 금속 조합을 통한 혼합 금속 MOF의 합성 등 혁신적인 합성법을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 국내외 특허로도 이어지고 있으며, 실제 산업적 응용 가능성을 높이고 있습니다. 이와 같은 전이금속 기반 MOF 및 ZIF 연구는 기체 저장, 분리, 촉매, 센서 등 다양한 분야에서 응용될 수 있는 신소재의 개발에 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 연구실은 구조적 유연성, 안정성, 기능성의 향상을 목표로 하여, 차세대 에너지 및 환경 문제 해결에 기여할 수 있는 소재 연구를 지속적으로 수행하고 있습니다.

본 연구실은 수소, 이산화탄소, 암모니아 등 다양한 기체의 저장 및 선택적 분리를 위한 다공성 소재의 설계와 기능화에 주력하고 있습니다. MOF와 ZIF의 미세 구조와 표면 특성을 조절하여, 기체의 흡착 용량과 선택성을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 예를 들어, 기체 분리 효율을 높이기 위해 유기 리간드의 기능기 도입, 금속 이온의 종류 및 조성 변화, 포스트-합성 변형(post-synthetic modification) 등을 적용하고 있습니다. 최근에는 고온에서도 효과적으로 수소 동위원소를 분리할 수 있는 구리 기반 ZIF, 그래핀 옥사이드(GO) 코팅 및 원자층 증착(ALD) 기술을 활용한 고성능 ZIF-8 멤브레인 개발 등 혁신적인 연구 성과를 내고 있습니다. 또한, 암모니아, 아세틸렌, 이산화탄소 등 환경 및 에너지 관련 기체의 선택적 흡착과 재생 가능성을 갖춘 소재를 개발하여, 실질적인 산업 적용 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 기체 저장 및 분리 기술의 효율성과 경제성을 크게 향상시킬 수 있으며, 친환경 에너지 저장, 온실가스 저감, 청정 연료 생산 등 다양한 사회적 요구에 부응할 수 있는 핵심 원천기술로 자리매김하고 있습니다. 연구실은 실험적 연구와 이론적 모델링을 병행하여, 소재의 구조-기능 상관관계를 심도 있게 분석하고, 새로운 응용 분야를 지속적으로 개척하고 있습니다.