Nanomaterials for OptoElectronics Lab
화학공학/고분자공학부 양우석
Nanomaterials for OptoElectronics Lab(나노소재 광전자 연구실)은 첨단 나노소재를 기반으로 한 광전자 소자 및 에너지 변환 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 빛과 전자의 상호작용을 극대화할 수 있는 혁신적인 소재를 탐구하며, 차세대 태양전지, 광센서, 광촉매 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 소재 및 소자 연구를 선도하고 있습니다.
특히, 페로브스카이트, 칼코게나이드, 금속 산화물 등 다양한 무기 및 유기-무기 하이브리드 소재의 합성과 특성 분석을 통해, 고효율·고안정성 광전자 소자 개발에 기여하고 있습니다. 용액공정 기반의 저온 합성법, 원자 수준의 도핑 및 표면 개질, 나노구조 제어 등 다양한 첨단 합성 및 가공 기술을 활용하여, 대면적, 저비용, 고효율의 소자 제작을 실현하고 있습니다.
또한, 전기화학적 수전해 및 수소 생산을 위한 고성능 촉매 및 전극 소재 개발에도 집중하고 있습니다. 전기화학 임피던스 분광법(EIS), 표면 분석, 기체 진화 반응 측정 등 다양한 분석기법을 통해, 전극 소재의 반응 메커니즘을 정밀하게 규명하고, 실질적인 소자 성능 향상에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 수소 경제 실현, 친환경 에너지 생산, 이차전지 및 연료전지 등 다양한 에너지 분야에 응용될 수 있습니다.
더불어, 분자면역 및 생명공학 분야에서도 활발한 연구를 진행하고 있습니다. 면역세포 신호전달, 염증 반응, 단백질 변형 등 세포 내 분자적 메커니즘을 규명하고, 다양한 천연물 및 합성 화합물의 항염증, 항암, 면역조절 효과를 분석하여 신약 개발 및 면역치료제 개발에 기여하고 있습니다.
이처럼 Nanomaterials for OptoElectronics Lab은 소재과학, 화학공학, 생명공학 등 다양한 학문 분야의 융합을 통해, 차세대 에너지 및 바이오헬스 산업의 혁신을 이끌고 있습니다. 앞으로도 지속적인 연구와 기술 개발을 통해, 지속가능한 미래 사회 구현에 핵심적인 역할을 할 것입니다.
Solar Water Splitting
Chalcogenide Photocathodes
Perovskite Solar Cells
고효율 광전자 소자를 위한 첨단 나노소재 개발
본 연구실은 광전자 소자의 성능을 극대화하기 위한 첨단 나노소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 빛과 전자의 상호작용을 기반으로 한 다양한 소재 연구를 통해, 차세대 태양전지, 광센서, 광촉매 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 혁신적인 소재를 탐구하고 있습니다. 특히, 페로브스카이트, 칼코게나이드, 금속 산화물 등 다양한 무기 및 유기-무기 하이브리드 소재의 합성과 특성 분석을 통해 소재의 광흡수 효율, 전하 이동 특성, 안정성 향상에 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 용액공정 기반의 저온 합성법, 원자 수준의 도핑 및 표면 개질, 나노구조 제어 등 다양한 합성 및 가공 기술을 활용하여 진행됩니다. 이를 통해 대면적, 저비용, 고효율의 광전자 소자 제작이 가능하도록 하며, 실제 소자화 과정에서의 문제점도 함께 해결하고 있습니다. 또한, 소재의 미세구조와 전기적·광학적 특성 간의 상관관계를 심층적으로 분석하여, 소재 설계의 새로운 방향성을 제시하고 있습니다.
이 연구는 에너지 변환 및 저장, 환경 센서, 차세대 디스플레이 등 다양한 산업 분야에 파급효과를 미치고 있습니다. 미래에는 인공지능 기반의 소재 설계, 친환경 공정 개발, 대규모 양산 기술 등과의 융합을 통해, 지속가능한 첨단 광전자 산업의 발전에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.
수전해 및 수소 생산을 위한 촉매 및 전극 소재 연구
본 연구실은 청정에너지 생산의 핵심 기술인 수전해 및 수소 생산을 위한 고성능 촉매 및 전극 소재 개발에 집중하고 있습니다. 수소는 미래 에너지 사회의 중요한 에너지원으로 각광받고 있으며, 이를 효율적으로 생산하기 위한 전기화학적 수전해 반응의 활성화가 필수적입니다. 이를 위해 원자 수준에서 분산된 귀금속 촉매, 다층 구조의 하이드록사이드, 전이금속 산화물 등 다양한 전극 소재를 설계하고, 그 활성 및 내구성을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다.
특히, 전기화학 임피던스 분광법(EIS), 표면 분석, 기체 진화 반응 측정 등 다양한 첨단 분석기법을 활용하여, 전극 소재의 반응 메커니즘을 정밀하게 규명하고 있습니다. 이를 통해 두꺼운 흑연 음극의 열화 메커니즘, 촉매의 활성점 구조, 계면 반응 특성 등 실질적인 소자 성능에 영향을 미치는 요인들을 체계적으로 분석하고 있습니다. 또한, 용액공정 기반의 저온 합성법을 적용하여, 대면적 전극의 저비용·고효율 제조도 함께 추구하고 있습니다.
이러한 연구는 수소 경제 실현을 위한 핵심 기반 기술로, 친환경 에너지 생산, 이차전지, 연료전지 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 앞으로는 촉매의 내구성 향상, 대량생산 공정 개발, 실용화 소자 설계 등과 연계하여, 지속가능한 에너지 시스템 구축에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
분자면역 및 생명공학적 응용 연구
연구실은 나노소재 및 첨단 재료 연구와 더불어, 분자면역 및 생명공학 분야에서도 활발한 연구를 진행하고 있습니다. 분자면역 연구는 면역세포의 신호전달, 염증 반응, 단백질 변형 등 세포 내 분자적 메커니즘을 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, 다양한 천연물 및 합성 화합물의 항염증, 항암, 면역조절 효과를 분자 수준에서 분석하여, 신약 개발 및 면역치료제 개발에 기여하고 있습니다.
이 과정에서 다양한 세포주 및 동물 모델을 활용한 실험, 유전자 발현 분석, 단백질 상호작용 연구, 신호전달 경로 규명 등 다각적인 접근법을 적용하고 있습니다. 또한, 신호전달 단백질(예: Syk, Src, IRAK1 등) 및 전사인자(NF-κB, AP-1 등)의 활성 조절 메커니즘을 밝힘으로써, 질병의 원인 규명과 치료 타깃 발굴에 중요한 성과를 내고 있습니다.
이러한 연구는 면역질환, 암, 염증성 질환 등 다양한 질병의 예방 및 치료에 새로운 패러다임을 제시할 수 있습니다. 앞으로는 나노소재와 생명공학의 융합을 통한 진단·치료 플랫폼 개발, 맞춤형 면역치료제 연구 등으로 확장되어, 정밀의료 및 바이오헬스 산업 발전에 크게 기여할 전망입니다.
1
Prediction of State of Health in Lithium Metal Batteries with Electrochemical Impedance Spectroscopy
Jinsoo Yoon, Seoyoung Chae, Chaeyoung Jeong, Minju Lee, Sohui Jang, Kyoohee Woo, Hyungmin Cho, Wooseok Yang*
, 1970
2
Efficient Charge Generations in Photocatalytic Organic Nanoparticles
Sunil V. Barma, Hyun Min Kwon, Huazhang Feng, Neul Ha, Min Kyun Son, Hanbyeol Oh, Hyojung Cha, Wooseok Yang, Jung Kyu Kim, JaeHong Park*, Sae Byeok Jo*
, 1970
3
Bubble Dynamics in Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction
Min Jae Kim‡, Ziwen Fan‡, Jaemin Park, Jinsu Yoon, Sunghak Park*, Jaeyun Kim*, Wooseok Yang*
, 1970
