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이현주 연구실
한국과학기술원 생명화학공학과
이현주 교수
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연구 분야
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논문
구성원

이현주 연구실

한국과학기술원 생명화학공학과 이현주 교수

이현주 연구실은 촉매화학공학을 중심으로 단일원자·클러스터·나노입자 기반 불균일 촉매 설계, 제올라이트 및 나노소재 합성, 연료전지와 수전해용 전기화학 촉매, 그리고 이산화탄소 전환과 탄소중립 화학공정 개발을 수행하며, 원자 수준의 구조 제어를 통해 고활성·고내구성 촉매와 에너지 소자의 실용화를 지향하는 연구를 전개하고 있다.

대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
불균일계 원자 촉매 및 나노구조 촉매 설계 thumbnail
불균일계 원자 촉매 및 나노구조 촉매 설계
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

113총합

5개년 연도별 피인용 수

3,589총합
주요 논문
3
논문 전체보기
1
article
|
hybrid
·
인용수 12
·
2024
Capillarity‐Driven Enrichment and Hydrodynamic Trapping of Trace Nucleic Acids by Plasmonic Cavity Membrane for Rapid and Sensitive Detections
Keumrai Whang, Junwon Min, Yonghee Shin, Inhyeok Hwang, Hyunjoo Lee, Taejin Kwak, Ju A. La, Sungbong Kim, Dongchoul Kim, Luke P. Lee, Taewook Kang
IF 26.8 (2024)
Advanced Materials
Small-reactor-based polymerase chain reaction (PCR) has attracted considerable attention. A significant number of tiny reactors must be prepared in parallel to capture, amplify, and accurately quantify few target genes in clinically relevant large volume, which, however, requires sophisticated microfabrication and longer sample-to-answer time. Here, single plasmonic cavity membrane is reported that not only enriches and captures few nucleic acids by taking advantage of both capillarity and hydrodynamic trapping but also quickly amplifies them for sensitive plasmonic detection. The plasmonic cavity membrane with few nanoliters in a void volume is fabricated by self-assembling gold nanorods with SiO<sub>2</sub> tips. Simulations reveal that hydrodynamic stagnation between the SiO<sub>2</sub> tips is mainly responsible for the trapping of the nucleic acid in the membrane. Finally, it is shown that the plasmonic cavity membrane is capable of enriching severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) genes up to 20 000-fold within 1 min, amplifying within 3 min, and detecting the trace genes as low as a single copy µL<sup>-1</sup>. It is anticipated that this work not only expands the utility of PCR but also provides an innovative way of the enrichment and detection of trace biomolecules in a variety of point-of-care testing applications.
https://doi.org/10.1002/adma.202403896
Materials science
Nucleic acid
Plasmon
Trapping
Nanotechnology
TRACE (psycholinguistics)
Membrane
Microfluidics
Optoelectronics
Chemistry
2
article
|
인용수 95
·
2022
Atomic‐Scale Homogeneous RuCu Alloy Nanoparticles for Highly Efficient Electrocatalytic Nitrogen Reduction
Chansol Kim, Ji‐Yoon Song, Changhyeok Choi, Jin Pil Ha, Wonmoo Lee, Yoon Tae Nam, Dong‐myeong Lee, Gunjoo Kim, Issam Gereige, Woo‐Bin Jung, Hyunjoo Lee, Yousung Jung, Hyeonsu Jeong, Hee‐Tae Jung
IF 29.4 (2022)
Advanced Materials
Ruthenium (Ru) is the most widely used metal as an electrocatalyst for nitrogen (N<sub>2</sub> ) reduction reaction (NRR) because of the relatively high N<sub>2</sub> adsorption strength for successive reaction. Recently, it has been well reported that the homogeneous Ru-based metal alloys such as RuRh, RuPt, and RuCo significantly enhance the selectivity and formation rate of ammonia (NH<sub>3</sub> ). However, the metal combinations for NRR have been limited to several miscible combinations of metals with Ru, although various immiscible combinations have immense potential to show high NRR performance. In this study, an immiscible combination of Ru and copper (Cu) is first utilized, and homogeneous alloy nanoparticles (RuCu NPs) are fabricated by the carbothermal shock method. The RuCu homogeneous NP alloys on cellulose/carbon nanotube sponge exhibit the highest selectivity and NH<sub>3</sub> formation rate of ≈31% and -73 μmol h<sup>-1</sup> cm<sup>-2</sup> , respectively. These are the highest values of the selectivity and NH<sub>3</sub> formation rates among existing Ru-based alloy metal combinations.
https://doi.org/10.1002/adma.202205270
Materials science
Ruthenium
Alloy
Selectivity
Electrocatalyst
Inorganic chemistry
Copper
Metal
Nanoparticle
Electrochemistry
3
article
|
hybrid
·
인용수 26
·
2022
Controlled Doping of Electrocatalysts through Engineering Impurities
Se‐Ho Kim, Su‐Hyun Yoo, Sangyong Shin, Ayman A. El‐Zoka, Olga Kasian, Joohyun Lim, Jiwon Jeong, Christina Scheu, Jörg Neugebauer, Hyunjoo Lee, Mira Todorova, Baptiste Gault
IF 29.4 (2022)
Advanced Materials
Fuel cells recombine water from H<sub>2</sub> and O<sub>2</sub> thereby can power, for example, cars or houses with no direct carbon emission. In anion-exchange membrane fuel cells (AEMFCs), to reach high power densities, operating at high pH is an alternative to using large volumes of noble metals catalysts at the cathode, where the oxygen-reduction reaction occurs. However, the sluggish kinetics of the hydrogen-oxidation reaction (HOR) hinders upscaling despite promising catalysts. Here, the authors observe an unexpected ingress of B into Pd nanocatalysts synthesized by wet-chemistry, gaining control over this B-doping, and report on its influence on the HOR activity in alkaline conditions. They rationalize their findings using ab initio calculations of both H- and OH-adsorption on B-doped Pd. Using this "impurity engineering" approach, they thus design Pt-free catalysts as required in electrochemical energy conversion devices, for example, next generations of AEMFCs, that satisfy the economic and environmental constraints, that is, reasonable operating costs and long-term stability, to enable the "hydrogen economy."
https://doi.org/10.1002/adma.202203030
Nanomaterial-based catalyst
Catalysis
Materials science
Electrochemistry
Cathode
Doping
Hydrogen
Chemical engineering
Redox
Hydrogen fuel
최신 정부 과제
45
과제 전체보기
1
2025년 11월-2028년 11월
|60,000,000
전기화학적 CO2 전환과 마이크로웨이브 열화학 전환의 결합을 통한 에너지 효율 극대화 propanal 생산
본 프로젝트의 목표는 전기화학적 CO2 전환을 통해 에틸렌(C2H4), 일산화탄소(CO), 수소(H2)를 생산하고 이로부터 마이크로파 열촉매 공정을 통해 propanal을 생산하는 연속 촉매 공정을 확립하는 것이다. 본 연구팀은 한국 KAIST와 중국 톈진대학교(TJU) 간의 협력을 통해 전기촉매 기반 CO2 환원, 마이크로파 기반 열촉매 반응, 물질 분석...
전기화학적 이산화탄소 전환
프로파날
에틸렌
합성가스
마이크로파반응기
2
2025년 3월-2029년 12월
|1,030,000,000
AEMWE 내구성 확보를 위한 핵심 요소기술 개발
음이온교환막 수전해 (Anion Exchange Membrane Water Electrolysis; AEMWE) 내구성 확보를 위한 핵심 요소기술 개발
음이온교환막
수소
국제협력
내구성
3
2025년 3월-2029년 12월
|1,084,000,000
무탄소에너지를 활용한 e-SAF 생산 핵심기술 및 공정 시스템 개발
본 연구는 수전해 공정, CO2 포집, 전기화학 CO2 전환 및 SAF 합성 등 e-SAF 생산을 위한 각 단위 공정들의 유기적 연계 및 해외 선도 연구그룹과의 공동 연구개발을 통해 세계 최고 수준 무탄소에너지를 활용한 e-SAF 생산 핵심기술 및 공정 시스템 개발(0.5 kg-SAF/일 생산)을 목표로, 해외 선진 기술의 자국화, 지속가능 에너지 효율성 ...
무탄소에너지
국제협력
탄소 포집 및 전환
지속가능항공유
인공지능
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2024기준전극이 도입된 음이온 교환막 수전해 시스템 및 이의 제조방법1020240094174
공개2024산화금속을 포함하는 기체확산전극1020240075178
공개2024신규한 순환형 광-보조 전기화학 장치1020240015697
전체 특허

기준전극이 도입된 음이온 교환막 수전해 시스템 및 이의 제조방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240094174

산화금속을 포함하는 기체확산전극

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240075178

신규한 순환형 광-보조 전기화학 장치

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240015697

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