이 연구 주제는 차세대 전자소자를 위한 나노스케일 반도체 소자와 회로 기술 개발에 초점을 둔다. 연구실의 핵심 키워드가 반도체소자·회로와 차세대 나노 소자 개발에 맞추어져 있으며, 학문적 배경 또한 전기전자공학 기반의 소자 연구에 뿌리를 두고 있다. 특히 기존 실리콘 기반 소자의 한계를 넘어설 수 있는 새로운 채널 물질과 초미세 공정 구조를 탐색함으로써, 고집적·저전력·고성능 전자 시스템 구현을 목표로 한다. 구체적으로는 MoS2, MoSe2와 같은 2차원 반도체를 활용한 전계효과트랜지스터의 이동도 특성, 채널 길이 변화에 따른 전기적 거동, 그리고 1/f 노이즈와 같은 저주파 잡음 특성을 분석하는 접근이 중요한 축을 이룬다. 이러한 연구는 단순히 소자의 온·오프 특성을 높이는 데 그치지 않고, 실제 집적회로 적용 시 신뢰성과 민감도에 직접 영향을 주는 결함, 계면 상태, 산란 메커니즘을 정밀하게 이해하는 데 목적이 있다. 나노 소자에서 나타나는 전하 수송의 비이상성은 회로 수준의 성능 저하로 이어질 수 있기 때문에, 물질-소자-회로를 잇는 통합적 해석이 매우 중요하다. 향후 이 연구는 초저전력 센서, 고집적 메모리, 차세대 로직 소자, 그리고 첨단 반도체 공정 기술과의 연계 가능성이 크다. 특히 산업체 반도체 연구소 경력을 바탕으로 학술적 원천기술과 실제 공정 적용 가능성을 함께 고려하는 연구 방향이 기대된다. 결과적으로 이 주제는 새로운 반도체 재료의 전기적 본질을 규명하고, 미래 반도체 플랫폼의 핵심 소자 설계 원리를 제시하는 데 중요한 의미를 가진다.

이 연구 주제는 물 분해 반응에서 수소 발생 반응과 산소 발생 반응의 효율을 높이기 위한 고성능 전기촉매 개발에 집중한다. 연구실의 주요 논문들은 결정질-비정질 상경계, 고엔트로피 합금, 금속 붕산염·인산염, 금속 보라이드 등 다양한 소재 플랫폼을 활용해 촉매 활성과 내구성을 동시에 확보하려는 방향을 보여준다. 이는 친환경 수소 생산과 차세대 에너지 전환 기술에서 매우 중요한 기반 연구에 해당한다. 핵심 방법론은 활성점의 전자구조를 정밀하게 설계하여 반응 중간체의 흡착 에너지를 조절하는 것이다. 예를 들어 Ir 기반 고엔트로피 합금에서는 조성 제어를 통해 d-band center를 이동시켜 HER과 OER 모두에서 과전압을 낮추고 장시간 안정성을 확보하였다. 또한 결정질과 비정질의 경계, 공공과 결함, 자기조정형 구조 변화 등은 반응 중 활성상의 형성을 유도하여 전하 이동과 표면 반응을 촉진한다. 이러한 접근은 귀금속 사용량을 줄이면서도 고활성·고내구 촉매를 구현할 수 있다는 점에서 실용성이 높다. 이 연구의 파급효과는 차세대 수전해 시스템, 특히 산성 조건의 PEM 수전해와 같은 까다로운 환경에서 더욱 크다. 연구실은 소재 합성, 나노구조 제어, 전기화학 분석, 전자구조 해석을 결합해 실질적 성능 향상 메커니즘을 제시하고 있다. 앞으로는 대면적 전극화, 장수명 시스템 설계, 저귀금속·무귀금속 촉매 확장으로 이어질 가능성이 높으며, 탄소중립 시대의 수소 경제를 뒷받침하는 핵심 소재 기술로 발전할 수 있다.

이 연구 주제는 비정질화, 결함 도입, 계면 및 표면 구조 설계를 통해 에너지 저장·변환 소재의 성능을 극대화하는 데 초점을 둔다. 연구실의 성과에서는 비정질 니켈-철 보로포스페이트, 상경계 기반 촉매, 속이 빈 나노구조, 보호층이 도입된 리튬 금속 전극 등 구조적 비평형 상태를 적극적으로 활용하는 전략이 두드러진다. 이는 기존의 결정성이 높은 이상적 재료보다 실제 작동 환경에서 더 유연하고 반응성이 높은 구조를 구현하려는 시도라고 볼 수 있다. 비정질 구조와 결함은 일반적으로 전자 상태 밀도, 표면 활성점 수, 이온 확산 경로, 기계적 적응성을 동시에 변화시킨다. 예를 들어 산소 발생 촉매에서는 리튬 용출로 형성된 공공과 무질서 구조가 반응 중간체의 흡착을 유리하게 만들고, 리튬 금속 전극에서는 질화구리 나노와이어 기반 보호층이 균일한 리튬 이온 플럭스를 유도하여 수지상 성장과 부반응을 억제한다. 이러한 설계는 단지 물질 자체의 조성 변화만이 아니라, 작동 중 구조가 어떻게 진화하는지를 함께 고려하는 동적 소재 공학의 관점이 반영되어 있다. 이 연구 방향은 배터리, 촉매, 전극, 인터페이스 공학을 연결하는 융합적 가치가 크다. 향후에는 계면 안정화 기술, 작동 중 구조 분석, 장수명 전극 설계, 고전류 밀도 환경 대응 등으로 확장될 수 있으며, 반도체 소자 연구에서 축적된 정밀 구조 제어 관점과도 접점을 가진다. 결국 이 주제는 나노구조와 결함을 단순한 비이상성이 아니라 성능을 끌어올리는 설계 변수로 활용한다는 점에서 연구실의 독창성을 잘 보여준다.