본 연구실은 분자, 클러스터, 나노결정이 집합체를 이루었을 때 나타나는 집단적 특성에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 개별 분자나 나노입자가 모여 새로운 구조를 형성할 때, 그 물질은 기존에 볼 수 없었던 전기적, 자기적, 광학적 특성을 나타낼 수 있습니다. 이러한 집단적 특성은 소재의 근본적인 성질을 바꾸거나, 새로운 기능을 부여하는 데 중요한 역할을 합니다. 연구팀은 집합체의 구조적 제어와 조립 과정을 정밀하게 조절하기 위한 합성 원리를 개발하고 있습니다. 이를 통해 목표로 하는 물성, 예를 들어 전자/이온 전도성, 산화환원 활성, 자기적 특성 등을 예측하고 설계할 수 있습니다. 다양한 금속-유기 구조체(MOFs), 클러스터, 나노결정 등을 조립하여, 이들이 상호작용하는 방식과 그 결과로 나타나는 집단적 현상을 체계적으로 분석합니다. 이러한 연구는 에너지 저장, 전기화학 촉매, 차세대 배터리 등 다양한 응용 분야로 확장될 수 있습니다. 집합체의 집단적 특성을 이해하고 제어함으로써, 고성능 에너지 저장 소재, 효율적인 촉매, 그리고 새로운 전자재료 개발에 기여할 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 집합체 내 상호작용의 근본 원리를 밝히고, 이를 바탕으로 혁신적인 무기 소재를 창출하는 데 집중할 예정입니다.

전도성 금속-유기 구조체(MOFs)는 본 연구실의 핵심 연구 분야 중 하나로, 전자 및 이온의 이동을 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 소재를 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. MOFs는 금속 이온과 유기 리간드가 결합하여 형성된 다공성 결정체로, 그 구조적 다양성과 조절 가능성 덕분에 전기적 특성을 자유롭게 설계할 수 있습니다. 연구실에서는 다양한 금속과 유기 리간드를 조합하여 2차원 및 3차원 전도성 MOF를 합성하고, 이들의 전기전도도, 이온전도도, 산화환원 활성 등을 체계적으로 분석합니다. 특히, 리튬, 나트륨, 마그네슘 등 다양한 이온의 전도 특성을 극대화하기 위한 고체 전해질 소재 개발에도 집중하고 있습니다. 또한, MOF 기반의 전극 및 전해질 소재를 활용하여 고성능 이차전지, 슈퍼커패시터, 연료전지 등 차세대 에너지 저장 및 변환 장치에 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 전기화학적 촉매, 에너지 저장 시스템, 센서 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 제시합니다. 전도성 MOF의 구조-물성 관계를 심층적으로 규명함으로써, 미래의 에너지 및 전자재료 산업에 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.

본 연구실은 기능성 무기 소재의 합성 원리 개발과 이를 바탕으로 한 신소재 설계에 주력하고 있습니다. 특히, 금속-유기 구조체, 클러스터, 나노결정 등 다양한 무기 소재의 조립 및 표면 기능화 과정을 정밀하게 제어하여, 원하는 물성을 갖는 소재를 창출하는 데 중점을 두고 있습니다. 합성 과정에서는 용매, 온도, pH, 전구체의 종류 등 다양한 변수를 체계적으로 조절하여, 소재의 결정성, 다공성, 표면 특성 등을 정밀하게 제어합니다. 이를 통해 기존 소재가 갖지 못했던 새로운 기능, 예를 들어 고효율 촉매 활성, 선택적 이온 전도, 광학적 특성 등을 부여할 수 있습니다. 또한, 소재의 표면을 이온성 액체 등과의 반응을 통해 기능화함으로써, 응용 분야에 최적화된 특성을 구현하고 있습니다. 이러한 합성 및 설계 연구는 에너지 저장, 촉매, 센서, 환경 정화 등 다양한 분야에서 실질적인 응용으로 이어지고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 합성 화학의 근본 원리를 바탕으로, 차세대 기능성 무기 소재의 개발과 그 응용 확대에 지속적으로 기여할 계획입니다.