이산화티타늄(TiOx) 복합 박막은 고체상 분해불균등화(solid-state disproportionation) 공정을 통해 개발되었으며, 이 공정은 절연성의 비정질 TiO2−δ 매트릭스 내에 전도성 TiO 나노결정(나노결정립)을 자발적으로 형성한다. 이러한 자기조직화된 복합 구조는 흡수와 반사를 동시에 조절할 수 있게 함으로써, 조절 가능한 테라헤르츠(THz) 전자기 간섭(EMI) 차폐 성능을 가능하게 한다. 준마이크론 두께의 박막은 낮은 투과율(∼0.05), 높은 흡수율(∼0.20), 그리고 0.2–1.3 THz 범위에서 ∼13 dB의 차폐 효율(SE)을 보이며, 이는 단위 두께당 SE가 ∼25.5 ± 0.5 dB/μm에 해당하는 값으로, 복합 기반 THz 차폐 박막 중 보고된 것들 가운데 가장 높은 수준 중 하나이다. 체계적인 비교 결과, 전기역학적 응답은 TiO 나노결정의 크기와 결정성에 의해 좌우됨이 확인되었다. 더 큰 결정립을 포함하는 S1017은 더 높은 σDC(∼6.5 × 104 S/m)와 더 긴 산란 시간(τ ≈ 135 fs)을 나타내며, 그 결과 전도-구동형 차폐가 더 강하게 나타난다. 반대로 더 작은 결정립을 가지며 계면 면적이 더 큰 S1018은 σDC와 τ가 감소하는 대신 더 음의 드루드-스미스(Drude–Smith) 매개변수(c1 = −0.45 대 −0.34)를 보이는데, 이는 향상된 후방산란(backscattering)과 부분적인 캐리어 국소화를 시사한다. 이러한 상호 연관된 경향은 S1017이 더 강한 줄(Joule) 흡수를 보이는 이유와, S1018이 계면 유도 산란에 의해 반사를 더 효과적으로 억제하는 이유를 설명해 준다. 본 연구 결과는 고체상 분해불균등화 경로가 단순할 뿐 아니라 캐리어 동역학 및 계면 산란에 대해 결정론적인 제어를 제공함을 보여주며, 그에 따라 조절 가능한 THz 흡수를 가능하게 하고 TiOx 복합체를 차세대 EMI 차폐 기술을 위한 확장 가능한 플랫폼으로 포지셔닝한다.

전기화학 에너지 시스템은 에너지 분야에서 중추적인 진전을 이루며, 기존 시스템에 비해 상당한 향상을 제공한다. 그러나 생산된 에너지를 효과적으로 저장·유지할 수 있는 저장 기술의 결핍이라는 주요 과제가 여전히 남아 있다. 그중에서도 배터리와 슈퍼커패시터는 다용도성과 효율성으로 널리 알려져 있으며, 전극 소재의 품질에 크게 의존한다. 특히 금속 산화물 복합체는 단일 구성요소만으로는 얻기 어려운 기능성과 효율성을 현저히 향상시키는 상승(시너지) 효과로 인해 매우 유망한 소재로 부상하고 있다. 본 총설은 배터리 및 SC(슈퍼커패시터)의 전극에서 금속 산화물 복합체의 적용을 탐구하며, 박리(exfoliation)와 수열/용매열(hydrothermal/solvothermal) 공정을 포함한 다양한 재료 관점과 합성 방법론에 초점을 맞춘다. 또한 이러한 방법들이 소자 성능에 미치는 영향을 살펴본다. 더 나아가 본 총설은 금속 산화물 복합체 기반 에너지 저장 시스템과 관련된 도전 과제를 직면하고, 합성의 대량생산 가능성, 비용 효율성, 환경 지속가능성, 그리고 고급 나노소재 및 전해질과의 통합을 포함한 측면을 비판적으로 평가하면서 향후 방향성을 제시한다. 이러한 요소들은 차세대 에너지 저장 기술을 발전시키는 데 핵심적이며, 지속가능성과 경제성(경제적 타당성)을 유지하는 동시에 성능 향상을 도모하는 것을 목표로 한다.

이산화티타늄(TiOx) 복합 박막은 고체상 분해불균등화(solid-state disproportionation) 공정을 통해 개발되었으며, 이 공정은 절연성의 비정질 TiO2−δ 매트릭스 내에 전도성 TiO 나노결정(나노결정립)을 자발적으로 형성한다. 이러한 자기조직화된 복합 구조는 흡수와 반사를 동시에 조절할 수 있게 함으로써, 조절 가능한 테라헤르츠(THz) 전자기 간섭(EMI) 차폐 성능을 가능하게 한다. 준마이크론 두께의 박막은 낮은 투과율(∼0.05), 높은 흡수율(∼0.20), 그리고 0.2–1.3 THz 범위에서 ∼13 dB의 차폐 효율(SE)을 보이며, 이는 단위 두께당 SE가 ∼25.5 ± 0.5 dB/μm에 해당하는 값으로, 복합 기반 THz 차폐 박막 중 보고된 것들 가운데 가장 높은 수준 중 하나이다. 체계적인 비교 결과, 전기역학적 응답은 TiO 나노결정의 크기와 결정성에 의해 좌우됨이 확인되었다. 더 큰 결정립을 포함하는 S1017은 더 높은 σDC(∼6.5 × 104 S/m)와 더 긴 산란 시간(τ ≈ 135 fs)을 나타내며, 그 결과 전도-구동형 차폐가 더 강하게 나타난다. 반대로 더 작은 결정립을 가지며 계면 면적이 더 큰 S1018은 σDC와 τ가 감소하는 대신 더 음의 드루드-스미스(Drude–Smith) 매개변수(c1 = −0.45 대 −0.34)를 보이는데, 이는 향상된 후방산란(backscattering)과 부분적인 캐리어 국소화를 시사한다. 이러한 상호 연관된 경향은 S1017이 더 강한 줄(Joule) 흡수를 보이는 이유와, S1018이 계면 유도 산란에 의해 반사를 더 효과적으로 억제하는 이유를 설명해 준다. 본 연구 결과는 고체상 분해불균등화 경로가 단순할 뿐 아니라 캐리어 동역학 및 계면 산란에 대해 결정론적인 제어를 제공함을 보여주며, 그에 따라 조절 가능한 THz 흡수를 가능하게 하고 TiOx 복합체를 차세대 EMI 차폐 기술을 위한 확장 가능한 플랫폼으로 포지셔닝한다.

전기화학 에너지 시스템은 에너지 분야에서 중추적인 진전을 이루며, 기존 시스템에 비해 상당한 향상을 제공한다. 그러나 생산된 에너지를 효과적으로 저장·유지할 수 있는 저장 기술의 결핍이라는 주요 과제가 여전히 남아 있다. 그중에서도 배터리와 슈퍼커패시터는 다용도성과 효율성으로 널리 알려져 있으며, 전극 소재의 품질에 크게 의존한다. 특히 금속 산화물 복합체는 단일 구성요소만으로는 얻기 어려운 기능성과 효율성을 현저히 향상시키는 상승(시너지) 효과로 인해 매우 유망한 소재로 부상하고 있다. 본 총설은 배터리 및 SC(슈퍼커패시터)의 전극에서 금속 산화물 복합체의 적용을 탐구하며, 박리(exfoliation)와 수열/용매열(hydrothermal/solvothermal) 공정을 포함한 다양한 재료 관점과 합성 방법론에 초점을 맞춘다. 또한 이러한 방법들이 소자 성능에 미치는 영향을 살펴본다. 더 나아가 본 총설은 금속 산화물 복합체 기반 에너지 저장 시스템과 관련된 도전 과제를 직면하고, 합성의 대량생산 가능성, 비용 효율성, 환경 지속가능성, 그리고 고급 나노소재 및 전해질과의 통합을 포함한 측면을 비판적으로 평가하면서 향후 방향성을 제시한다. 이러한 요소들은 차세대 에너지 저장 기술을 발전시키는 데 핵심적이며, 지속가능성과 경제성(경제적 타당성)을 유지하는 동시에 성능 향상을 도모하는 것을 목표로 한다.

선형 편광 자외선(UV)(325 nm) 및 가시광(513 nm) 빛을 이용한 GaN 나노로드 배열에 대한 유한차분 시간영역 시뮬레이션을 수행하였다. 주변 갭에서 전기장이 구속된 나노로드에서 향상된 광 흡수가 관찰되었다. 이러한 관찰의 타당성을 규명하기 위해, 이들의 3차원 그래픽 프로파일을 조사한 결과, 1) UV 영역에서 흡수 이득을 동반한 모달 공진이 형성되고, 2) 기판과의 계면에서의 반사가 가시광의 흡수를 미세하게 증가시키는 것으로 확인하였다. 고유값 방정식을 풀어, 또한 관측된 UV 광의 모달 흡수에는 누설 모드 공진의 TM 11 모드가 기여함을 확인하였다.