이원철 연구실
한양대학교 기계공학과
이원철 교수
MEMS
마이크로/나노 구조
in situ liquid-phase TEM
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이원철 연구실
한양대학교 기계공학과 이원철 교수
이원철 연구실은 기계공학 기반의 MEMS·마이크로/나노 기술을 바탕으로, 전자현미경 관측과 나노구조 제조를 연계하는 연구를 수행합니다. 액상 투과 전자현미경을 위한 자율 동작형 나노유체 시스템과 실시간 전자현미경 분석을 통해 전기화학 및 용액 반응 중 나노결정의 동역학을 규명합니다. 동시에 자기지도 학습 기반 저선량 전자현미경 영상복원으로 고처리량 구조 분석을 지원합니다. 또한 2D materials 위에서 에피택셜 마이크로·나노 와이어를 구현하고, 계층적 나노다공성 구조를 설계해 내구성 있는 lubricant-infused surface를 구현하는 등 표면·계면 공학과 소자 적용을 함께 진행합니다.
MEMS마이크로/나노 구조in situ liquid-phase TEMSelf-supervised EM denoising저선량 전자현미경
대표 연구 분야
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액상·전기화학 조건에서의 실시간 전자현미경 동역학 및 3D 구조분석 연구
Real-time liquid-phase EM dynamics and 3D structural analysis
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액상·전기화학 조건에서의 실시간 전자현미경 동역학 및 3D 구조분석 연구
Real-time liquid-phase EM dynamics and 3D structural analysis
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자기지도 학습 기반 저선량 고처리량 전자현미경 영상복원 연구
Self-supervised low-dose high-throughput EM image restoration
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계층적 마이크로·나노 구조 기반 윤활/표면 기능화 및 마이크로·나노 와이어 정렬 연구
Hierarchical micro/nano surface functionalization and micro/nano wire alignment
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 17
·
2025Self-supervised machine learning framework for high-throughput electron microscopy
Joodeok Kim, Joodeok Kim, Jinho Rhee, Sungsu Kang, Mingyu Jung, Jihoon Kim, Jihoon Kim, Miji Jeon, Junsun Park, Junsun Park, Jimin Ham, Byung Hyo Kim, Won Chul Lee, Soung‐Hun Roh, Jungwon Park, Jungwon Park
IF 12.5 (2025)
Science Advances
투과전자현미경(TEM)은 재료과학 및 구조생물학에서 핵심 분석 방법으로, 구조 특성화를 위한 고공간·고시간 해상도를 제공하며 원자 및 분자 수준에서 구조-물성 관계와 구조 역학을 규명할 수 있다. EM의 기술적 발전에도 불구하고, 전자빔의 특성으로 인해 EM 영상화는 저선량 응용의 경우에도 재료에 본질적으로 해로운 영향을 미친다. 본 연구는 전자현미경을 위한 자기지도 고처리량 이미지 denoising 신경망인 SHINE(Self-supervised High-throughput Image denoising Neural network for Electron microscopy)을 소개하며, 다양한 재료 시스템에 대한 최소 침습적 저선량 EM을 가속한다. SHINE은 내재적 노이즈를 포함한 단일 원본 이미지 데이터셋만을 사용하므로 크기가 제한된 데이터셋에 적합하며, 값비싼 정답(ground-truth) 학습 데이터셋이 필요 없어진다. 우리는 SHINE이 현재의 고해상도 TEM, in situ 액체상 TEM, 시간-시계열 스캐닝 TEM, 그리고 cryo-TEM에서 정보 한계를 극복함을 정량적으로 입증하였으며, 이를 통해 광범위한 재료에 걸친 명확한 고처리량 구조 분석을 가능하게 한다.
https://doi.org/10.1126/sciadv.ads5552
Throughput
Computer science
Transmission electron microscopy
Microscopy
Characterization (materials science)
Ground truth
Resolution (logic)
Artificial intelligence
Nanotechnology
Biological specimen
2
Article
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인용수 12
·
2025Time-resolved Brownian tomography of single nanocrystals in liquid during oxidative etching
Sungsu Kang, Joodeok Kim, Sungin Kim, Hoje Chun, Junyoung Heo, Cyril F. Reboul, Rubén Meana‐Pañeda, Cong T. S. Van, Hyesung Choi, Yunseo Lee, Jinho Rhee, Minyoung Lee, Dohun Kang, Byung Hyo Kim, Taeghwan Hyeon, Byungchan Han, Peter Ercius, Won Chul Lee, Hans Elmlund, Jungwon Park
IF 15.7 (2025)
Nature Communications
콜로이드성 나노결정은 화학 반응 과정에서 본질적으로 구조적 변화가 일어난다. 나노미터 스케일의 치수에서 기원하는 강고한 구조-물성 관계는 반응성 화학 매질에서 나노결정의 동적 구조 거동을 이해하는 것의 중요성을 강조한다. 또한 원자 구조에 내재된 복잡성과 이질성으로 인해, 3차원(3D) 원자 해상도에서 개별 나노결정의 구조 전이를 추적할 필요가 있다. 본 연구에서는 용액 내 개별 나노결정의 3D 원자 구조가 시간에 따라 어떻게 진화하는지를 규명하기 위해 시간분해 브라운 운동 단층촬영(time-resolved Brownian tomography) 방법을 도입한다. 이 방법론은 산화적 식각(oxidative etching) 동안 Pt 나노결정의 원자 수준 구조 변화를 조사하는 데 적용하였다. 시간분해 3D 원자 맵은 용해되는 Pt 나노결정의 구조 진화를 결정질 구조에서 무정질 구조로 전이되는 양상으로 보여준다. 본 연구는 벌크 열역학에서 상대적으로 덜 주목받아온, 나노미터 길이 스케일에서의 새로운 상(phase)의 출현을 입증한다.
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56476-8
Nanocrystal
Tomography
Brownian motion
Oxidative phosphorylation
Materials science
Nanotechnology
Etching (microfabrication)
Chemical physics
Biophysics
Chemistry
3
Article
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인용수 47
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2022Observation of H2 Evolution and Electrolyte Diffusion on MoS2 Monolayer by In Situ Liquid‐Phase Transmission Electron Microscopy
Jihoon Kim, Anseong Park, Joodeok Kim, Seung Jae Kwak, Jae Yoon Lee, Dong‐Hoon Lee, Sebin Kim, Back Kyu Choi, Sungin Kim, Jimin Kwag, Younhwa Kim, Sungho Jeon, Won Chul Lee, Won Chul Lee, Taeghwan Hyeon, Chul‐Ho Lee, Won Chul Lee, Won Bo Lee, Jungwon Park
IF 29.4 (2022)
Advanced Materials
.
https://doi.org/10.1002/adma.202206066
Electrolyte
Monolayer
Materials science
Diffusion
Electrochemistry
Transmission electron microscopy
Electrocatalyst
Catalysis
Active site
Chemical physics
최신 정부 과제
9
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1
2024년 4월-2027년 4월
|296,136,000원초고속 실시간 전자현미경을 이용한 금속 나노결정 내 결함과 계면의 원자수준 동적 거동 분석
○ 최종목표: 금속 결정의 초기 성장 과정에서 동적 거동을 보이는 twin boundary, nanocrystal coalescence, metal?2D material interface의 세가지 대상을 세계 최고 수준의 시간/공간 분해능으로 관찰 및 분석 - 시간분해능 목표치: ~0.01 ms (디노이징 기법 적용) 및 ~0.05 ms (전통적 이미지...
실시간 전자현미경 분석
나노결정
원자수준 결함
이차원 물질
계면
2
주관|
2022년 5월-2025년 2월
|500,000,000원극한 시공간 공정조건 제어를 통한 다기능성 층상소재 생산제조 기초연구실
○ 극한 시공간 조건에서의 미세조직 관찰과 형성 원리 연구
- 자율동작형 TEM 시편과 세계 최고 성능 TEM을 활용한 미세조직 형성 원리 탐구.
- 단일/이종/다종 소재 내 미세조직의 형성을 극한 시공간 조건에서 관찰 및 분석.
- 극한 시공간 조건에 따른 미세조직 형성과 물성치 상승 효과의 연관성 분석.
- 미세조직 형성 조절에 따른 하이브리드 층상소재의 물성 향상 및 최적화 연구.
○ 극한 시공간 조건의 제어를 통한 다단계 충돌접합 층상소재 제조공정의 개발
- 포일의 기화와 다중 폭발을 활용한 충돌접합 층상소재 제조공정 및 장비 개발.
- 극초단 레이저를 활용한 기화 포일의 융발 특성 관찰 및 정밀 제어 기술 연구.
- 레이저-충돌접합공정을 통합한 멀티스케일 하이브리드 충돌접합 제조공정 개발.
- 메탈, 세라믹 등 다중소재에 적용 가능한 하이브리드 층상소재 설계 기술 최적화.
○ 프로그래머블 하이브리드 층상소재 제조공정 개발과 응용 분야 연구
- 층상구조와 미세조직 최적화를 통한 강도, 인성, 연신율 등 기계적 특성 강화 연구.
- 미세조직 제어를 통한 이방성 전도 특성을 갖는 층상소재와 응용기계 제작 연구.
- 기능성 하이브리드 층상소재의 프로그래밍과 반응성 장갑 등 생산제조 기술 연구.
하이브리드 층상소재 생산공정
극한 시공간 가공조건
계층적 미세구조
프로그래머블 층상구조
충돌접합
실시간 전자
3
2022년 5월-2025년 2월
|469,501,000원극한 시공간 공정조건 제어를 통한 다기능성 층상소재 생산제조 기초연구실
본 기초연구실은 극한 시공간 환경에서의 미세조직 형성 원리를 바탕으로 프로그래머블(programmable) 계층적 미세구조와 기능성 층상소재를 생산 가능한 충돌접합 제조 공정을 개발하고자 함. 본 과제의 주요 연구 목표는 다음과 같음.○ 극한 시공간 조건에서의 미세조직 관찰과 형성 원리 연구○ 극한 시공간 조건의 제어를 통한 다단계 충돌접합 층상소재 제조공...
하이브리드 층상소재 생산공정
극한 시공간 가공조건
계층적 미세구조
프로그래머블 층상구조
충돌접합
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자가 정렬 마이크로 와이어 형성방법
상태
등록출원연도
2022출원번호
1020220156733전자현미경을 이용한 액상 시료 관찰 방법
상태
등록출원연도
2019출원번호
1020190040875기계적 가변 이득 증폭기
상태
소멸출원연도
2006출원번호
1020060101706