플라즈모닉 나노구조는 금속 나노입자에서 발생하는 집단적인 전자 진동 현상인 플라즈몬 공명을 기반으로 하여, 빛과 물질 사이의 상호작용을 극대화할 수 있는 첨단 소재입니다. 본 연구실은 입방형 금 나노입자, 큐브-인-큐브 구조, 오픈 크로스-갭 나노큐브 등 다양한 형태의 플라즈모닉 나노구조를 정밀하게 합성하는 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 합성 기술은 나노입자의 크기, 형태, 표면 특성 등을 정밀하게 제어함으로써, 플라즈모닉 특성을 극대화하고 응용 분야에 맞는 맞춤형 소재를 제공할 수 있습니다. 특히, 본 연구실은 플라즈모닉 나노입자와 유기 분자, 반도체, 페로브스카이트 등 다양한 물질과의 강한 결합(스트롱 커플링) 현상을 연구합니다. 이를 통해 광-물질 상호작용의 새로운 물리적 현상을 규명하고, 하이브리드 상태(폴라리톤)의 생성 및 동역학을 분석합니다. 이러한 연구는 양자 광학, 나노광학, 에너지 변환 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 제시합니다. 나아가, 본 연구실은 플라즈모닉 나노구조의 합성과 광-물질 상호작용 연구를 바탕으로, 나노광학 소자, 고성능 센서, 양자 정보 처리 등 차세대 기술 개발에 기여하고 있습니다. 이와 같은 연구는 국제적으로도 높은 평가를 받고 있으며, 다수의 저명 학술지 논문과 특허로 그 성과를 입증하고 있습니다.

플라즈모닉 나노소재는 표면증강 라만 산란(SERS), 금속증강 형광(MEF) 등 광학적 신호 증폭 기술의 핵심 소재로 활용되고 있습니다. 본 연구실은 금속 나노입자의 표면 특성과 구조적 특이성을 활용하여, 미량의 바이오마커, 바이러스, DNA, microRNA 등을 고감도·고정확도로 검출할 수 있는 바이오센서 플랫폼을 개발하고 있습니다. 특히, 오픈 크로스-갭 나노큐브와 같은 구조는 입자 표면 전체에 균일한 전자기장 증폭을 제공하여, 신호의 정량성과 재현성을 크게 향상시킵니다. 이러한 바이오센서 기술은 기존의 복잡한 분석 장비 없이도, 현장에서 신속하게 질병 진단이나 환경 모니터링이 가능하도록 하는 데 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, 구리 결정 과성장 기반의 금 나노프로브를 이용한 바이러스 검출법, 바코드 DNA와 겔 전기영동을 결합한 다중 microRNA 분석법 등은 실제 임상 및 현장 진단에 적용될 수 있는 혁신적인 방법론으로 평가받고 있습니다. 본 연구실의 바이오센서 및 광학 신호 증폭 연구는 나노소재의 합성, 표면 기능화, 신호 증폭 메커니즘 해석 등 기초 연구부터 실제 응용까지 폭넓게 이루어지고 있습니다. 이를 통해 차세대 진단 기술, 정밀 의료, 환경 분석 등 다양한 분야에서 사회적 가치를 창출하고 있습니다.