조직공학에서 3D 세포배양을 위한 스캐폴드로 사용되는 수화젤의 기계적 강도와 다공성 구조는 배양세포의 생존 및 생장에 중요한 영향을 미치는 물성들이다. 본 연구에서는 생체적합성이 우수한 생체재료인 젤라틴을 사용하여 수화젤을 제작하고, 이 수화젤을 스캐폴드로 활용함에 있어서 수화젤의 네트워크 구조를 조절함으로써 수화젤의 기계적 강도와 다공성 구조를 제어할 수 있음을 보여주고자 하였다. 메타크릴레이트젤라틴(Gel-MA) 수화젤의 네트워크 구조를 조절하기 위하여 젤라틴에 도입하는 메타크릴레이트 반응기의 함량을 변화시켰고 그 결과, 젤라틴에 도입되는 메타크릴레이트 반응기가 증가함에 따라서 수화젤의 탄성모듈러스는 증가하는 반면, 확산계수는 감소하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 Gel-MA 수화젤의 네트워크 구조를 조절하여 각각의 세포들에 부합하는 다양한 물성을 가지는 Gel-MA 수화젤을 합성하여 스캐폴드로 사용할 수 있음을 보여준다.

금 입자와 고분자 입자를 결합한 유무기 복합재료를 컴퓨터단층촬영(CT)의 조영제로 사용하기 위한 첫 단계로, PEG 수화젤 입자 내부에 금 나노입자를 고농도로 탑재하여 최종적으로 합성된 Au-PEG 수화젤 입자의 CT세기를 향상시킬 수 있는 합성방법을 개발하였다. 다양한 방법을 이용하여 Au-PEG 수화젤 입자를 제조한 결과, PEG 수화젤 입자를 중합하는 동안 금 나노입자를 수화젤 내부에 탑재하는 한 용기내 중합(in situ 법)을 사용할 경우, 가장 높은 CT세기를 보이고 탑재된 금 입자가 수화젤로부터 방출되지 않는 안정적인 Au-PEG 수화젤 입자를 합성할 수 있었다. in situ법을 사용하여 입자를 제조할 경우, 투입한 금 전구체의 농도가 증가할수록 그리고 중합과정에서 1차 중합시간이 증가할수록, 합성된 Au-PEG 수화젤 입자의 CT세기가 증가하였으며, 비이온성 계면활성제를 분산안정제로 사용할 경우, 가장 높은 CT세기를 가지는 입자를 제조할 수 있었다.

조직공학에서 3D 세포배양을 위한 스캐폴드로 사용되는 수화젤의 기계적 강도와 다공성 구조는 배양세포의 생존 및 생장에 중요한 영향을 미치는 물성들이다. 본 연구에서는 생체적합성이 우수한 생체재료인 젤라틴을 사용하여 수화젤을 제작하고, 이 수화젤을 스캐폴드로 활용함에 있어서 수화젤의 네트워크 구조를 조절함으로써 수화젤의 기계적 강도와 다공성 구조를 제어할 수 있음을 보여주고자 하였다. 메타크릴레이트젤라틴(Gel-MA) 수화젤의 네트워크 구조를 조절하기 위하여 젤라틴에 도입하는 메타크릴레이트 반응기의 함량을 변화시켰고 그 결과, 젤라틴에 도입되는 메타크릴레이트 반응기가 증가함에 따라서 수화젤의 탄성모듈러스는 증가하는 반면, 확산계수는 감소하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 Gel-MA 수화젤의 네트워크 구조를 조절하여 각각의 세포들에 부합하는 다양한 물성을 가지는 Gel-MA 수화젤을 합성하여 스캐폴드로 사용할 수 있음을 보여준다.

금 입자와 고분자 입자를 결합한 유무기 복합재료를 컴퓨터단층촬영(CT)의 조영제로 사용하기 위한 첫 단계로, PEG 수화젤 입자 내부에 금 나노입자를 고농도로 탑재하여 최종적으로 합성된 Au-PEG 수화젤 입자의 CT세기를 향상시킬 수 있는 합성방법을 개발하였다. 다양한 방법을 이용하여 Au-PEG 수화젤 입자를 제조한 결과, PEG 수화젤 입자를 중합하는 동안 금 나노입자를 수화젤 내부에 탑재하는 한 용기내 중합(in situ 법)을 사용할 경우, 가장 높은 CT세기를 보이고 탑재된 금 입자가 수화젤로부터 방출되지 않는 안정적인 Au-PEG 수화젤 입자를 합성할 수 있었다. in situ법을 사용하여 입자를 제조할 경우, 투입한 금 전구체의 농도가 증가할수록 그리고 중합과정에서 1차 중합시간이 증가할수록, 합성된 Au-PEG 수화젤 입자의 CT세기가 증가하였으며, 비이온성 계면활성제를 분산안정제로 사용할 경우, 가장 높은 CT세기를 가지는 입자를 제조할 수 있었다.

고분자 전해질(PEs)은 전해질 누액, 가연성, 리튬 덴드라이트 성장과 같은 리튬이온전지의 심각한 문제를 예방할 수 있다는 장점으로 인해 열적 및 전기화학적 안정성을 향상시키기 위해 철저히 연구되어 왔다. in situ 중합을 이용한 겔 고분자 전해질(GPEs)은 통상적으로 전극 내부에 액상 전구체를 먼저 함침시킨 후 열 또는 UV 경화 방법으로 제조한다. in situ 방법은 ex situ 방법에 비해 전극과 전해질 사이의 계면에서 발생하는 불충분한 문제를 해결할 수 있으며, 이는 계면 저항이 높아져 사이클 성능이 저하될 수 있는 원인이 된다. 상기 장점에 더하여, 원하는 형상이 고화되기 이전에 중합 전에 전구체를 주입할 수 있으므로 무(裸) 셀의 폼 팩터(form factor)를 향상시킬 수 있다. 이러한 점들은 in situ 중합에 의해 제조된 겔 고분자 전해질이 리튬이온전지용 유망한 소재임을 시사한다.

질화갈륨(Gallium nitride, GaN)은 다양한 잠재적 응용 분야를 가진 차세대 반도체 재료로서 상당한 관심을 받아왔다. 트리메틸 갈륨(trimethyl gallium, TMG)과 NH3를 사용하여 유기금속 화학 기상 증착(metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD)으로 GaN을 성장시키는 과정에서, 부가(adduct) 형성 또는 열분해와 같은 기상 반응을 통해 이합체(dimeric) 전구체가 생성된다. 본 연구에서는 TMG, [(CH3)2Ga(NH2)]2, [(CH3)GaNH]2를 포함하는 단량체 및 이합체 Ga 분자의 GaN 표면 흡착 반응을 밀도범함수이론(density functional theory) 계산을 통해 조사하였다. 그 결과, 통상적인 GaN MOCVD 공정 조건에서 다양한 이합체 전구체 중 [(CH3)2Ga(NH2)]2가 가장 지배적인 형태임을 확인하였다. 또한 [(CH3)2Ga(NH2)]2의 열분해를 통해 생성되는 이합체 [(CH3)GaNH]2 전구체는 GaN 표면에서 더 높은 반응성을 가질 것으로 나타났다. 본 연구는 GaN MOCVD 공정의 최적화에 기여할 수 있는 핵심적인 통찰을 제공하며, 궁극적으로 GaN 기반 고성능 반도체의 발전으로 이어질 수 있다.