Baik Laboratory

화학과 백무현

백무현 연구실은 KAIST 화학과 및 IBS(기초과학연구원) 내에서 계산화학과 실험화학을 융합한 최첨단 분자모델링 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 양자화학 계산을 기반으로 복잡한 화학 반응의 분자 메커니즘을 규명하고, 이를 바탕으로 새로운 촉매 및 반응 시스템을 설계하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, 전이금속 유기화학, 유기금속 촉매, 산화환원 반응, 전기화학적 변환 등 다양한 분야에서 실험과 계산을 유기적으로 결합하여, 반응의 선택성, 효율성, 내구성 향상에 기여하고 있습니다. 연구실의 대표적인 연구 분야 중 하나는 전기-유도 효과(electro-inductive effect)로, 분자를 전극에 고정시키고 전압을 가함으로써 분자의 반응성을 실시간으로 조절하는 혁신적인 방법론을 개발하였습니다. 이로 인해 기존의 작용기 도입 방식에서 벗어나, 전극 자체를 가변적인 전자적 작용기로 활용할 수 있게 되었으며, 이는 유기합성, 촉매반응, 에너지 변환 등 다양한 분야에서 새로운 가능성을 열었습니다. 또한, 이러한 효과를 정량적으로 예측하고 해석하기 위해 분수 전하 밀도 범함수 이론 등 첨단 계산화학 기법을 개발하여, 실험과 이론의 정합성을 극대화하고 있습니다. 본 연구실은 다양한 전이금속(Fe, Co, Rh, Ir, Ru 등)을 활용한 유기금속 촉매 반응, C-H 활성화, 카보사이클화, 산화환원 촉매, 인공 광합성, CO2 환원, H2O 산화 등 에너지 및 환경 관련 반응 메커니즘 연구에도 집중하고 있습니다. 이를 통해 새로운 촉매 설계 원리와 반응 경로를 제시하고, 실제 합성 및 산업적 응용에 적용 가능한 실질적 지침을 제공하고 있습니다. 또한, 자동화된 반응 탐색, 인공지능 기반 화학 반응 예측 등 차세대 화학 연구 방법론 개발에도 앞장서고 있습니다. 연구실의 연구 성과는 Science, Nature Communications, JACS, Angewandte Chemie, Chemical Science 등 세계적 권위의 학술지에 다수 게재되었으며, 국내외 특허 및 산학협력, 대형 국책과제 수행 등 다양한 분야에서 활발한 활동을 이어가고 있습니다. 또한, 다양한 학제 간 융합 연구와 국제 공동연구를 통해 글로벌 화학 연구의 중심 역할을 하고 있습니다. 백무현 연구실은 계산화학, 유기금속화학, 전기화학, 재료화학 등 다양한 전공 배경의 연구자들이 모여, 실험과 이론의 경계를 허물며 미래 화학의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 이러한 융합적 연구 환경은 학생 및 연구원들에게 창의적이고 도전적인 연구 기회를 제공하며, 차세대 화학 리더 양성에도 크게 기여하고 있습니다.