DGIST FemtoLab(성주영 교수 연구실)은 펨토초 레이저 분광기술과 첨단 현미경 시스템을 기반으로 차세대 에너지 소재 및 광전자 재료의 초고속 광물리 동역학을 심도 있게 연구하는 선도적 연구실입니다. 본 연구실은 유기-무기 금속 할라이드 페로브스카이트, 이차원 전이금속 칼코겐화물(TMDs), 양자점 등 다양한 차세대 반도체 물질을 대상으로, 전하 운반자(전자, 홀, 준입자)의 생성, 이동, 재결합 및 에너지 전달 과정을 펨토초에서 마이크로초에 이르는 넓은 시간 영역에서 실시간으로 관찰하고 분석합니다. 특히, 트랜지언트 흡수 현미경(Transient Absorption Microscopy, TAM)과 같은 초고속 시분해 분광-현미경 융합 기술을 활용하여, 기존의 분광법으로는 파악하기 어려운 나노미터 공간 해상도와 펨토초 시간 해상도의 동역학적 현상을 직접 시각화합니다. 이를 통해 박막 내 공간적 이질성, 결함, 표면/계면 처리, 구조적 변형 등이 전하 및 엑시톤의 이동과 에너지 전달에 미치는 영향을 정밀하게 규명하고, 소재의 근본적 물리 특성을 이해하는 데 기여하고 있습니다. 또한, 본 연구실은 스핀 및 밸리 동역학, 준입자(폰온, 폴라론, 엑시톤-폴라리톤 등) 동역학 등 복잡한 다체 상호작용 현상에 대한 연구도 활발히 수행하고 있습니다. 원형 편광 의존 측정, 다양한 대칭성과 구조, 화학 조성, 표면/계면 처리에 따른 동역학적 변화를 체계적으로 분석하여, 스핀트로닉스 및 밸리트로닉스 소자 개발에 필요한 근본적인 물리 원리를 탐구합니다. 이와 더불어, 양자점 및 TMDs 등 나노소재 기반의 집합체 내에서 나타나는 집단적 전하 및 엑시톤 동역학, 에너지 전달 메커니즘을 규명함으로써, 고효율 태양전지, 발광 소자, 양자 정보 소자 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 소재 설계와 소자 성능 향상을 위한 기초 과학적 토대를 마련하고 있습니다. DGIST FemtoLab은 국내외 유수 연구기관과의 국제 공동연구, 첨단 연구 인프라 구축, 신진 연구자 지원 등 다양한 프로젝트를 통해 차세대 에너지 및 광전자 소재 분야의 세계적 연구 허브로 도약하고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 초고속 분광-현미경 기술을 기반으로, 새로운 물리 현상 규명과 혁신적 소재 개발에 앞장서며, 에너지 및 정보기술 분야의 미래를 선도할 것입니다.