Research Area

INTRODUCTION


 고분자 나노복합소재 연구실은 고분자 과학 및 융복합 나노소재를 근간으로 다학제적 나노과학 및 바이오 기술 분야의 혁신을 주도하고 창안하는 연구를 
지향합니다. 이러한 가치를 구현하기 위하여 고분자ㆍ금속ㆍ무기물ㆍ반도체ㆍ생체재료ㆍ양자점ㆍ탄소소재 등을 망라하는 소재군의 다차원적/유기적 상호 집적을 통한 소재를 설계하여 추구하는 가치에 합목적적인 하이브리드 나노소재를 도출합니다. 
최종적으로 각 구성 성분의 조화로운 상승 효과에 기인한 신기능을 발현하는 하이브리드 나노소재를 에너지ㆍ환경, 디스플레이, 생의학적 진단ㆍ
치료 등의 학제간 융합 분야에 중점적으로 응용하고 향상된 물성의 메커니즘을 분석하는 기초 연구를 수행하고 있습니다. 
 특히 건강한 삶, 수소 경제 및 이산화탄소 제로 등 최근 전세계적인 공통의 관심사와 화두에 부응하여 의미있는 가치를 창출하여 사회에 기여하는 지향점 하에 연구를 수행하고 있습니다.

 이러한 목적을 달성하기 위한 수많은 패러다임들 가운데 본 연구실은 일차적으로 
자기 조립(self-assembly) 현상에 주목합니다. 

공유결합을 배제한 다양한 이차 결합(secondary bonding)에 기인한 분자 간 상호 작용을 바탕으로 발현되는 나노구조체(nanostructure)는 그 유형의 다양함, 활용 가치, 및 확장성이 무궁무진함으로써 나노ㆍ바이오 과학계에서 광범위하게 응용되고 있습니다. 
본 연구진은 이 가운데 특히 초분자화학(supramolecular chemistry), 블록공중합체(block copolymer) 자기 조립 및 생체분자(biomolecule) 자기 조립 등의 현상에 대한 체계적인 이해와 응용에 깊은 관심을 가지고 있습니다.

 세부 연구 주제로는 먼저 
녹색나노기술(green nanotechnology)의 영역에서 가장 큰 관심사인 에너지 변환ㆍ저장 연구로써 태양 전지(solar cell), 

연료 전지(fuel cell), 및 이차 전지(secondary battery)의 성능 향상에 필수적인 전극(electrode) 소재 및 소자 최적화 원천 기술 개발과, 물분해 수소 생산, 
이산화탄소 전환 및 환경 오염 물질 검출ㆍ정화ㆍ저감 기술에 요구되는 원천 촉매 나노소재를 도출하는 원리와 기법을 확립하고자 합니다. 
‌ 디스플레이 소자와 관련한 이슈로는 최근 OLED/QLED 이후 세대를 개척할 수 있을 것으로 주목을 받고 있는 페로브스카이트 소재의 분자 설계 및 공정 최적화를 통한 고성능 발광소자 개발 연구를 수행중입니다. 
‌ 생의학적 진단 및 치료 분야에 유용한 나노소재도 관련 학계에서 광범위하게 연구되고 있습니다. 
본 연구실에서는 귀금속 나노구조체의 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, SPR)‌ 현상을 기반으로 고감도ㆍ고선택성ㆍ다중검출 성능을 갖춘 
바이오센서 개발 및 광역학ㆍ광열ㆍ다중 치료 효과를 발현하는 나노소재를 창안하는 연구를 진행하고 있습니다. 아울러 자기조립 고분자 나노패턴(nanopattern)을 이용한 차세대 리소그라피(lithography) 기법을 유기박막트랜지스터ㆍ광검출기ㆍ메모리소자 등 다양한 나노전자소자에 적용하는 연구도 
수행하고 있습니다.

 이러한 지향점과 체계 하에 본 연구실은 고분자 기반의 융복합 소재를 중심으로 나노ㆍ바이오과학계의 광범위한 범주에 필요한 신기능 소재를 제시하는 새로운

패러다임을 구축하기 위하여 전력을 기울이고 있으며, 연구의 효율성과 수월성을 증진시키기 위하여 세계적인 수준의 다양한 연구 그룹들과의 공동 연구도 활발히
전개하고 있습니다. 
 고분자ㆍ금속ㆍ반도체ㆍ생체재료ㆍ양자점 등에 총괄적인 접근을 요구하는 재료 과학 뿐만 아니라 광학적ㆍ전자기적 성질에 초점을 둔 물리학, 저차원 나노복합소재의 설계ㆍ합성ㆍ개질의 근간을 구성하는 화학, 생체재료의 나노 공간에서의 거동 및 인식 작용을 탐구하는 생체공학ㆍ바이오기 및 나노소재ㆍ소자 특성 평가 등을 망라한 다학제적 학문 영역에 관련 경험이나 관심을 가지고 계신 많은 분들의 관심과 참여가 기대됩니다.



The Polymer Nanohybrid Materials Laboratory (PNML) aims to establish innovative progress in multidisciplinary nanoscience and biotechnology-related fields, focusing on polymer science and convergence nanomaterials. We design hybrid systems through the rational and multi-dimensional integration of candidates within a diverse materials library (e.g. polymers, metals, inorganic materials, semiconductors, biomaterials, quantum dots, and carbon materials). 
The resulting hybrid nanomaterials unlock new functionalities, ascribed to the harmonious cooperative and synergistic effects between neighboring nanocomponents, finding interdisciplinary application in research fields such as energy, environment, display, and biomedical theragnosis. While we primarily conduct fundamental research to understand the improved physical properties of these novel materials and the underlying reaction mechanisms in ensuing applications, we have also taken critical steps to uncover the scalability and practicality of our results.

Intrinsically, our group primarily focuses on the 
self-assembly phenomenon to drive the synthesis of nanostructures formed by intermolecular interactions (including secondary bonding). This strategy finds ample application towards nano and bio-related research areas, in line with the availability of numerous candidates and their scalability/versatility for specific applications. In this optic, our research team is particularly interested in the systematic understanding and exploitation of the underlying phenomena, e.g. supramolecular chemistry, block copolymer self-assembly, and biomolecule self-assembly.

 In the wider focus spectrum, our group also aims to shed light on the promising applications of these nanomaterials, while responding to key global issues, including health paradigms, a hydrogen-driven economy, and zero carbon dioxide emissions. One of our key interests focuses on energy conversion and storage, which is of prime interest towards the development of 
green nanotechnology platforms assuring future sustainability. We strive to set new milestones while improving the performance of solar cells, fuel cells, and high-energy storage systems by designing novel catalyst nanomaterials essential for electrode and device optimization. We are particularly interested in the (photo)electrocatalytic production of H2, CO2 reduction, and the detection and degradation of environment pollutants. Towards the development of display devices, our group has also reported results of excellence in the development of high-performance light-emitting devices (LED) through the molecular design and process optimization of perovskite materials, which have gathered increasing attention as next-generation technologies following organic/quantum LED counterparts. Within the biomedical realm, we are interested in the extensive study of nanomaterials for diagnosis and treatment applications. Based on the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon of noble metal architectures, we develop systems unlocking photodynamic, photothermal, and multi-therapeutic effects for cancer treatment, while also developing biosensors with high sensitivity, high selectivity, and multiple detection performance based on the same principles. We are equally interested in the assessment of next-generation lithography techniques using self-assembled polymer nanopatterns for nanoelectronic devices including organic thin-film transistors, photodetectors, and memory devices.

PNML concentrates its efforts on building new paradigms involving the synthesis and application of advanced functional materials and promoting research of excellence. Our interdisciplinary approaches combine the knowledge of our members on
 materials science (e.g. comprehensive assessment of the properties of polymers, metals, semiconductors, biomaterials, and quantum dots), physics (with a focus on optical and electromagnetic properties), and chemistry (establishing the basis for the design, synthesis, and modification of low-dimensional nanocomposite materials). One of the features of our group has also been the recognition of the value of teamwork, with members establishing active collaborations with several world-leading research groups in Korea and abroad. Enthusiastic students and researchers who possess relevant experience or interest in multidisciplinary fields including bioengineering, nanotechnology, nanomaterials, and device development are welcomed to join us!