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Doh Chang Lee Research Group

한국과학기술원 반도체공학대학원-생명화학공학과

이도창 교수

Doh Chang Lee Research Group

반도체공학대학원-생명화학공학과 이도창

이도창 교수 연구실은 양자점(Quantum Dots) 및 다양한 반도체 나노구조체의 합성, 표면 및 계면 제어, 그리고 이들의 광·전기적 특성을 기반으로 한 차세대 디스플레이, 광소자, 에너지 및 바이오 응용 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 크기, 조성, 표면 구조를 정밀하게 제어한 양자점 및 나노결정의 합성 기술을 바탕으로, 고효율·고안정성 발광소자(QD-LED, QD 디스플레이), 편광 발광 소자, 고해상도 패터닝 공정 등 미래 디스플레이 산업의 핵심 원천기술을 개발하고 있습니다. 특히, 비등방성 나노결정의 자가조립, 표면 리간드 엔지니어링, 초고속 분광 분석 등 첨단 기법을 활용하여 소자의 효율과 수명을 극대화하는 연구를 수행합니다. 에너지 및 환경 분야에서는 태양광을 활용한 이산화탄소 광환원, 알칼라인 수전해 기반 그린 수소 생산, 화학 루핑 암모니아 합성, 건식 메탄 개질 등 다양한 에너지 전환 및 온실가스 저감 기술을 개발하고 있습니다. 나노촉매의 구조-성능 상관관계 분석, 계면 공학, 전자기유도 가열 등 혁신적 접근을 통해, 저탄소·고효율 에너지 시스템 구현에 앞장서고 있습니다. 또한, 양자점-박테리아 하이브리드 시스템을 통한 광유도 암모니아 생산 등 생물학적 시스템과의 융합 연구도 활발히 진행 중입니다. 바이오 및 의료 응용 분야에서는 다제내성균(MDR) 감염 치료를 위한 양자점 기반 광역동 치료, 생체 내 반도체 나노입자 합성을 통한 바이오 촉매 개발, 활성산소종 제어 등 다양한 융합 연구를 수행하고 있습니다. 인화인듐, 구리 황화물 등 중금속 프리 양자점의 생체적합성 향상, 체내 축적 방지 기술 등 안전성과 실용성을 고려한 연구도 병행하고 있습니다. 이외에도, 고안정성 QD/실록산 복합체, 잉크젯 기반 QD 색변환 소재, 무카드뮴 친환경 QD 등 산업체와의 협력을 통한 상용화 기술 개발, 대면적·고해상도 패터닝, 고효율 광전변환 소재, 고성능 촉매 등 다양한 융합 연구를 통해 학계와 산업계 모두에서 높은 영향력을 발휘하고 있습니다. 이도창 교수 연구실은 나노소재 합성, 광·전자·에너지·바이오 융합기술, 산업화 응용까지 아우르는 폭넓은 연구 역량을 바탕으로, 미래 첨단 소재 및 에너지·환경·바이오 산업의 혁신을 선도하고 있습니다.

양자점 기반 차세대 디스플레이 및 광소자 기술
본 연구실은 양자점(Quantum Dots, QDs) 및 반도체 나노결정의 합성과 이의 광특성 제어를 통해 차세대 디스플레이 및 광소자 개발에 주력하고 있습니다. 양자점은 크기와 조성에 따라 발광 파장이 조절 가능하며, 뛰어난 색순도와 높은 광효율을 자랑합니다. 연구실에서는 InP, InGaP, CdSe, ZnSe 등 다양한 조성의 양자점을 합성하고, 표면 패시베이션 및 셸 구조 설계를 통해 발광 효율과 안정성을 극대화하는 기술을 개발하고 있습니다. 특히, 비등방성 나노결정(나노로드, 나노플레이트 등)의 편광 발광 특성을 활용한 고배향성 박막 형성법, 자가조립(superlattice) 및 정교한 표면 리간드 제어를 통해 편광 디스플레이, 고효율 QD-LED, QD 기반 레이저 등 다양한 응용 소자 연구를 수행합니다. 또한, 전계발광 소자의 전하 주입 및 발광 메커니즘을 초고속 레이저 분광법 등 첨단 분석기법으로 규명하여, 소자의 효율 및 수명을 획기적으로 향상시키고 있습니다. 이러한 연구는 QD 디스플레이, 마이크로 LED, 확장현실(XR)용 색변환 필름, 고해상도 패터닝 공정 등 미래 디스플레이 산업의 핵심 원천기술로 이어지고 있습니다. 또한, 산업체와의 협력을 통해 잉크젯 기반 QD 색변환 소재, 고안정성 QD/실록산 복합체, 무카드뮴 친환경 QD 등 상용화 기술 개발에도 앞장서고 있습니다.
광촉매 및 에너지 전환을 위한 나노구조체 설계
본 연구실은 태양광을 활용한 친환경 에너지 전환 및 화학합성을 목표로, 광촉매 및 전기화학 촉매 분야에서 혁신적인 나노구조체를 설계하고 있습니다. 대표적으로, 이산화탄소(CO₂) 광환원, 알칼라인 수전해를 통한 그린 수소 생산, 암모니아 합성 등 다양한 에너지 및 환경 문제 해결을 위한 촉매 시스템을 개발하고 있습니다. 광촉매 분야에서는 양자점, 금속 산화물, 금속 나노입자 등 다양한 나노소재를 활용하여, 빛-물질 상호작용을 극대화하고, 전하 분리 및 전달 효율을 높이는 구조를 구현합니다. 예를 들어, CdS, InP, ZnSe 등 반도체 양자점과 금속 코촉매의 계면 제어를 통해 CO₂를 고부가가치 화합물로 전환하거나, 수소 발생 반응의 효율을 극대화하는 연구를 수행합니다. 또한, 바이오-하이브리드 시스템(양자점-박테리아 하이브리드)을 통한 광유도 암모니아 생산 등 생물학적 시스템과의 융합 연구도 활발히 진행 중입니다. 전기화학 촉매 분야에서는 알칼라인 수전해용 고성능 촉매(니켈-철 수산화물, 몰리브덴 산화물 기반 촉매 등), 건식 메탄 개질(DRM) 촉매, 화학 루핑 암모니아 합성용 질소 전달체 등 다양한 촉매를 개발하고, 이들의 구조-성능 상관관계를 심도 있게 분석합니다. 이를 통해, 저탄소·고효율 에너지 전환 및 온실가스 저감, 청정연료 생산 등 지속가능한 미래 에너지 기술의 혁신을 선도하고 있습니다.
양자점-바이오 하이브리드 및 항생제 내성균 치료 응용
본 연구실은 양자점과 생물학적 시스템의 융합을 통해 새로운 기능성 하이브리드 소재 및 바이오 응용 기술을 개발하고 있습니다. 대표적으로, 양자점-질소고정 박테리아(Azotobacter vinelandii) 하이브리드 시스템을 구축하여, 빛을 이용한 암모니아 생산 효율을 획기적으로 향상시키는 연구를 수행하고 있습니다. 이 시스템은 양자점이 빛을 흡수하여 생성한 전자를 박테리아 내 효소(니트로게나아제)에 직접 전달함으로써, 기존 생물학적 질소고정의 낮은 생산성을 극복할 수 있습니다. 또한, 다제내성균(MDR) 감염 치료를 위한 양자점 기반 광역동 치료(Photodynamic Therapy) 연구도 활발히 진행 중입니다. 양자점은 빛 조사 시 표면에서 활성산소종(ROS)을 생성할 수 있어, 기존 항생제에 내성을 가진 세균을 효과적으로 사멸할 수 있습니다. 최근에는 인화인듐(InP) 양자점, 구리 황화물(Cu₂₋ₓS) 나노결정 등 중금속 프리 소재를 활용한 생체적합성 및 안전성 향상, 체내 축적 방지 기술(PEN 유도 분해 등)도 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 항생제 내성 문제 해결, 바이오 촉매 기반 청정 화학합성, 의료용 광치료 등 다양한 융합 바이오-나노 분야로 확장되고 있으며, 미래 바이오메디컬 및 친환경 화학 산업의 혁신을 이끌고 있습니다.
1
Penicillamine-induced decomposition of copper sulfide nanocrystals after microbial infection treatment
Ilsong Lee, Gui-Min Kim, Jayeong Kim, Byunghyun Lee, Ji Min Lee, Doh C. Lee
Chemical Engineering Journal, 2025
2
Controlling Ion Exchange Balance and Morphology in Cation Exchange from Cu3-xP Nanoplatelets into InP Crystals
Sungjun Koh, Whi Dong Kim, Wan Ki Bae, Young Kuk Lee*, Doh C. Lee*
J. Phys. Chem. C, 2019
3
Depletion-Mediated Interfacial Assembly of Semiconductor Nanorods
Dahin Kim, Wan Ki Bae, Shin-Hyun Kim*, Doh C. Lee*
Chem. Mater., 2019
1
(RCMS)광변환효율 30% 이상의 친환경 양자점 색변환 박막소재 및 확장현실용 화소형성 공정 기술 개발(2024년도)
한인정밀화학
2024년 07월 ~ 2024년 12월
2
(통합EZ)양자점-효소 하이브리드를 이용한 고부가가치 화합물 합성(2024년도)
한국연구재단
2024년 05월 ~ 2025년 04월
3
(RCMS)반도체특성화대학원지원(한국과학기술원)(2024년도)
한국산업기술진흥원
2024년 03월 ~ 2025년 02월