우리 연구실은 콜로이드와 DNA 오리가미를 기반으로 한 광학 메타물질 및 포토닉 크리스탈의 설계와 자기조립에 중점을 두고 있습니다. 콜로이드 과학은 원자 및 분자의 거동을 중간 스케일에서 모사할 수 있는 장점이 있어, 광학 및 포토닉스 분야에서 혁신적인 구조체를 구현하는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 특히, DNA 오리가미 기술을 활용하면 나노미터 수준에서 구조의 정밀한 제어가 가능해져, 기존의 구형 콜로이드나 블록공중합체로는 구현이 어려웠던 다이아몬드 격자와 같은 고대칭 3차원 포토닉 크리스탈을 제작할 수 있습니다. 이러한 콜로이드 및 DNA 기반 자기조립은 단순한 구조적 모방을 넘어, 광학적 특성의 극대화와 새로운 기능성 구현에 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어, DNA 오리가미를 이용한 패치 콜로이드의 설계는 광자 및 포논 밴드갭을 조절할 수 있는 새로운 패러다임을 제시하며, 금속 나노입자와의 결합을 통해 플라즈모닉 메타물질, 고굴절률 메타표면, 그리고 인공 자기장 구현 등 다양한 응용이 가능합니다. 또한, 콜로이드의 반데르발스 힘을 이용한 결정화, DNA의 염기쌍 스태킹을 통한 대면적 결정 성장 등은 기존의 한계를 뛰어넘는 새로운 자기조립 전략으로 연구되고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 광소자, 바이오센서, 에너지 변환 소자 등 다양한 분야로 확장되고 있습니다. 특히, DNA 오리가미 기반의 3차원 포토닉 크리스탈은 가시광선 영역에서 완전한 포토닉 밴드갭을 구현할 수 있어, 미래의 고효율 광소자 및 정보처리 소자 개발에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 또한, 콜로이드 기반의 메타물질은 대면적, 저비용, 고효율의 광학적 특성을 실현할 수 있어 산업적 파급효과도 매우 큽니다.

NEO Lab은 홀로그래픽 프린팅, 광반응성 고분자, EUV 및 전자빔 리소그래피 등 첨단 나노공정 기술을 개발하여 반도체, 디스플레이, 에너지 소자에 적용하는 연구를 선도하고 있습니다. 홀로그래피는 단순한 3차원 이미징을 넘어, 반도체 제조 공정에서의 초고해상도 패턴 형성, 3차원 포토닉 크리스탈 제작, 그리고 AR/VR 디스플레이용 광학 소자 등 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 특히, 광반응성 고분자 및 병솔형 고분자를 이용한 차세대 리소그래피 레지스트 개발은 EUV 및 전자빔 공정에서의 해상도 한계를 극복하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 이러한 공정 기술은 기존의 리소그래피 방식이 가지는 비용, 속도, 대면적 구현의 한계를 극복할 수 있는 새로운 대안으로 주목받고 있습니다. 예를 들어, 홀로그래픽 프린팅을 이용하면 수십~수백 마이크로미터 두께의 3차원 구조체를 단일 공정으로 대면적에 구현할 수 있으며, 광반응성 고분자 조성물의 설계와 최적화를 통해 패턴의 정밀도와 기능성을 극대화할 수 있습니다. 또한, 디스플레이 및 센서 응용을 위한 푸리에 홀로그램, AR/VR용 광학 메타소자, 자율주행 자동차용 전자잉크 등 다양한 산업적 응용이 활발히 진행되고 있습니다. 에너지 분야에서는 태양광-열 에너지 변환 소자, 복사냉각 소재, 고효율 태양전지 등에도 이러한 나노공정 기술이 접목되고 있습니다. 예를 들어, 메타플루이드 및 홀로그래픽 광학소자를 활용한 태양광 집광, 소프트 양자에너지 물질/소자 개발 등은 에너지 효율 극대화와 친환경 에너지 시스템 구현에 기여하고 있습니다. 이러한 융합적 나노공정 연구는 반도체, 디스플레이, 에너지 등 첨단 산업의 혁신을 이끄는 핵심 기반 기술로 자리매김하고 있습니다.