2차원 소재는 원자 두께의 얇은 층으로 구성되어 있어 기존의 벌크 소재와는 다른 독특한 전기적, 기계적, 광학적 특성을 보입니다. 이러한 특성 덕분에 2차원 소재는 차세대 반도체 소자의 핵심 재료로 각광받고 있습니다. 본 연구실에서는 그래핀, 전이금속 칼코겐화물(TMDs) 등 다양한 2차원 소재를 활용하여 초고속, 저전력, 고집적 반도체 소자 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 2차원 소재의 기계적 유연성과 전기적 특성을 극대화하기 위한 이종접합 구조 및 계면 설계에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해 기존 실리콘 기반 반도체가 한계에 다다른 상황에서 새로운 패러다임의 소자 구현이 가능해지고 있습니다. 또한, 원자 수준에서의 결함 제어, 계면의 응력 분포 분석 등 미세구조 제어 기술도 함께 발전시키고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 정보통신, 인공지능, 사물인터넷 등 다양한 첨단 산업 분야에 적용될 수 있으며, 미래 반도체 산업의 혁신을 이끌 중요한 기반 기술로 자리매김하고 있습니다. 연구실은 이론적 모델링과 실험적 접근을 병행하여 소재의 근본적 특성부터 실제 소자 제작 및 평가까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다.

나노재료는 그 크기가 매우 작아 기존 재료와는 다른 물리적, 화학적 특성을 나타냅니다. 본 연구실에서는 이러한 나노재료의 특성을 활용하여 적층 제조(Additive Manufacturing) 공정의 혁신을 추구하고 있습니다. 적층 제조는 3D 프린팅 기술을 기반으로 하여 복잡한 구조체를 정밀하게 제작할 수 있는 첨단 제조 방식입니다. 연구실에서는 나노복합소재의 분산, 계면 결합력, 기계적 물성 향상 등 다양한 요소를 통합적으로 연구하여, 기존 제조 공정의 한계를 극복하고 있습니다. 특히, 다차원 나노복합소재의 제조 및 응용, 나노재료의 대량 생산과 공정 최적화, 그리고 미세구조 제어를 통한 기능성 향상에 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 경량화, 고강도, 다기능성 등 다양한 요구를 만족하는 첨단 부품 및 소자 개발이 가능해집니다. 이러한 연구는 항공우주, 자동차, 바이오메디컬 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있으며, 미래 제조업의 패러다임 전환을 이끌 핵심 기술로 평가받고 있습니다. 연구실은 실험적 연구와 시뮬레이션을 병행하여, 나노재료 기반 적층 제조 공정의 이론적 이해와 실용적 적용을 동시에 추구하고 있습니다.

나노복합소재는 서로 다른 나노구조체를 결합하여 기존 소재보다 우수한 기계적, 전기적, 열적 특성을 구현할 수 있는 첨단 소재입니다. 본 연구실에서는 나노복합소재의 계면에서 발생하는 다양한 물리적 현상과 그에 따른 기계적 물성 변화를 심층적으로 분석하고 있습니다. 특히, 나노복합소재의 계면 설계와 구조적 최적화를 통해 강도, 인성, 내구성 등 핵심 기계적 특성을 극대화하는 연구를 진행하고 있습니다. 이를 위해 원자력 현미경, 주사전자현미경 등 첨단 분석 장비를 활용하여 미세구조와 물성 간의 상관관계를 정밀하게 규명하고 있습니다. 또한, 다양한 외부 환경(온도, 습도, 응력 등)에서의 신뢰성 평가도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 전자소자, 에너지 저장장치, 바이오센서 등 다양한 응용 분야에서 나노복합소재의 실질적 활용 가능성을 높이고 있습니다. 연구실은 소재의 설계부터 실제 응용까지 전 과정을 아우르는 융합적 연구를 통해, 미래 산업의 요구에 부합하는 혁신적 소재 개발을 선도하고 있습니다.