기상 합성 기반 기능성 고분자 박막, 특히 initiated chemical vapor deposition(iCVD) 기술은 본 연구실의 핵심 연구 분야입니다. iCVD는 다양한 단량체를 이용해 고순도, 초박막, 균일한 고분자 박막을 저온·무용매 환경에서 증착할 수 있는 혁신적인 공정입니다. 이 기술은 기존의 용액 공정에서 발생하는 잔류 용매, 기판 손상, 두께 및 조성의 불균일성 문제를 근본적으로 해결하며, 나노·마이크로 구조체, 유연 기판, 3차원 복잡 구조 등 다양한 표면에 손상 없이 기능성 박막을 형성할 수 있습니다. iCVD를 통해 합성된 고분자 박막은 절연막, 바이오소재, 방오·방수 코팅, 접착제, 센서, 에너지 소자 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 예를 들어, 초박막 고유전율 절연막, 신축성 및 내구성을 갖춘 전자소자용 박막, 항균·항바이러스·항오염 기능을 갖춘 의료기기 표면 코팅, 바이오칩 및 진단용 마이크로플루이딕스 표면 개질 등에서 탁월한 성능을 보이고 있습니다. 또한, iCVD는 고분자 조성의 정밀 제어가 가능하여, 표면 에너지, 전하, 생체적합성, 기계적 특성 등 다양한 기능을 맞춤형으로 구현할 수 있습니다. 본 연구실은 iCVD 공정의 원천기술 고도화와 더불어, 이 기술을 기반으로 한 차세대 전자소자, 바이오소재, 에너지 소재, 환경 소재 등 다양한 융합 연구를 선도하고 있습니다. 특히, 대면적·대량생산 공정 개발, 다층구조 및 조성 그라디언트 박막 합성, 나노패터닝 및 3차원 구조 적용 등에서 세계적 수준의 연구 성과를 창출하고 있습니다.

본 연구실은 차세대 에너지 저장장치(이차전지, 리튬-황 배터리 등), 유연/신축성 전자소자, 유기 트랜지스터, 플래시 메모리, 신경모방 소자(뉴로모픽), 센서 등 첨단 소자에 적용 가능한 고기능성 박막 소재 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 고유전율·초박막 절연막, 신축성·내구성 절연체, 고굴절률·투명 고분자, 항균·항오염 코팅, 바이오적합성 박막 등 다양한 기능성 소재를 기상 합성(iCVD, sCVD 등) 기반으로 구현하고 있습니다. 예를 들어, 리튬-황 배터리의 수명과 안전성을 향상시키기 위해 고분자 나노층을 이용한 셀 분리막 및 전극 표면 개질, 고에너지 밀도·고출력·장수명 배터리용 고분자 전해질 및 계면 안정화 기술, 트리보일렉트릭 나노발전기(TENG)용 신축성·고전하 고분자 소재, 유기 플래시 메모리 및 논리회로용 초박막 절연막, 3차원 적층형 유기 집적회로용 금속 인터커넥트 및 절연체, 신경모방 소자용 라디칼 고분자 및 이온성 고분자 등 다양한 소재 및 소자 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 소재의 조성, 구조, 두께, 표면 특성 등을 정밀하게 제어함으로써, 기존 무기 소재의 한계를 극복하고, 유연성·신축성·내구성·저전력·고성능 등 차세대 소자에 요구되는 특성을 동시에 만족시키는 혁신적 소재를 구현하는 데 중점을 두고 있습니다. 또한, 실제 소자 제작 및 대면적 집적, 산업적 대량생산 공정과의 연계, 다양한 융합 응용(웨어러블, 바이오, 에너지, 환경 등)까지 연구 범위를 확장하고 있습니다.

본 연구실은 바이오 및 의료기기 분야에서 요구되는 다양한 표면 기능을 구현하기 위해, 기상 합성 기반의 기능성 고분자 박막을 활용한 표면 개질 및 바이오소재 개발에 주력하고 있습니다. 대표적으로, 항균·항바이러스·항오염(anti-fouling) 코팅, 생체적합성·비독성 박막, 세포 접착성/비접착성 조절, 성장인자 고정화, 줄기세포/신경세포/조직공학용 3D 스캐폴드, 진단용 바이오칩 표면 개질 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 예를 들어, 항균성 고분자 박막을 콘택트렌즈, 인공수정체, 의료용 카테터, 임플란트 등에 적용하여 장기간 항균 효과와 생체적합성을 동시에 확보하였으며, 초박막 항오염 코팅을 통해 의료기기 및 진단칩의 오염 방지와 신뢰성 향상에 기여하고 있습니다. 또한, 표면 에너지 및 화학적 기능 조절을 통해 줄기세포, 신경세포, 암세포, 면역세포 등 다양한 세포의 성장, 분화, 집합체(스페로이드) 형성, 3D 조직공학 등에 최적화된 표면을 제공하고 있습니다. 특히, 바이오칩 및 진단용 마이크로플루이딕스, PCR 튜브, 마이크로칩 등에서 DNA/RNA 추출, 세포 분리, 단백질 고정화 등 핵심 바이오 기능을 구현하는 표면 개질 기술을 개발하여, 신속·정확한 분자진단, 감염병 진단, 질병 모델링, 세포치료제 생산 등 다양한 바이오·의료 응용 분야에서 세계적 수준의 연구 성과를 내고 있습니다.