본 연구실은 나노구조 반도체 소재를 기반으로 한 고감도 및 고선택성 화학 센서 플랫폼 개발에 주력하고 있습니다. 나노구조화된 반도체 소재는 높은 표면적과 우수한 표면 반응성을 바탕으로 미량의 화학 물질도 정밀하게 감지할 수 있는 장점을 지니고 있습니다. 이를 위해 소재의 계면 공학 및 표면 활성도 제어 기술을 적극적으로 도입하여 센서의 성능을 극대화하고 있습니다. 특히, 다양한 촉매 물질과 활성층 설계, 그리고 표면 개질을 통해 센서의 민감도와 선택성을 동시에 향상시키는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 환경 모니터링, 바이오메디컬 진단, 산업 현장 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고성능 센서 개발에 필수적입니다. 또한, 센서의 신뢰성 및 재현성을 확보하기 위한 기초 메커니즘 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 융합적 접근은 재료과학, 화학, 화학공학 등 다양한 학문 분야의 경계를 넘나들며, 새로운 센서 기술의 혁신을 이끌고 있습니다. 궁극적으로 본 연구실은 차세대 스마트 센서 플랫폼을 통해 사회적·산업적 문제 해결에 기여하고자 하며, 실제 환경 및 의료 현장에서 활용 가능한 실용적 기술 개발을 목표로 하고 있습니다.

플래시-열충격 램핑(Flash-Thermal Shock Lamping)은 극단적으로 짧은 시간(수십 밀리초) 동안 수천 도의 고온을 가하는 혁신적 합성 기술로, 본 연구실은 이를 활용한 첨단 촉매 및 나노소재 합성 연구를 선도하고 있습니다. 이 방법은 기존의 장시간 고온 열처리 방식에 비해 에너지 효율이 높고, 대기 중에서도 다양한 나노소재의 물리·화학적 특성을 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있습니다. 특히, 단일 원자 촉매, 고엔트로피 합금, 엑스솔루션 촉매 등 기존 합성법으로는 구현이 어려운 구조와 조성을 손쉽게 구현할 수 있습니다. 또한, 이 과정에서 이종 원소 도핑, 산화물의 상(phase) 제어, 표면 활성도 조절 등 다양한 기능성 소재 개발이 가능하며, 이는 센서, 촉매, 에너지 변환 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 본 연구실은 플래시-열충격 램핑 기술을 기반으로 한 나노소재 합성의 과학적 원리 규명과 더불어, 실제 응용을 위한 대량 합성 및 공정 최적화 연구도 병행하고 있습니다. 이를 통해 차세대 고성능 촉매 및 센서 소재의 상용화 가능성을 높이고, 관련 산업 발전에 기여하고자 합니다.

금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)는 금속 이온과 유기 리간드가 결합하여 형성된 다공성 소재로, 본 연구실은 MOF를 활용한 전자소자 및 분자체거름 응용 연구에 집중하고 있습니다. MOF의 화학적 유연성과 높은 표면적, 다양한 구조적 변형 가능성은 가스 센서의 민감도 및 선택성 향상에 매우 유리합니다. 특히, MOF를 센서 표면에 코팅하거나 복합화함으로써, 화학적·물리적 체거름 효과를 구현하여 특정 가스에 대한 선택적 감지가 가능합니다. 또한, 전기전도성 MOF(cMOF)를 활용하면, 외부 가스 분자와의 상호작용에 따라 전기적 특성이 변화하는 센서 개발이 가능하며, 이는 실시간 정량·정성 분석에 큰 장점을 제공합니다. 본 연구실은 실험적 접근뿐 아니라, DFT 계산 및 분자동역학 시뮬레이션을 통한 메커니즘 규명에도 힘쓰고 있습니다. MOF 기반 센서의 한계점인 재현성 및 감도 저하 문제를 극복하기 위해 다양한 복합화 전략을 적용하고 있으며, 이를 통해 환경, 바이오, 산업 현장에서 요구되는 차세대 스마트 센서 플랫폼 개발에 앞장서고 있습니다.