KOSEN 한인과학기술자네트워크

저희 연구실은 2000년 정희태 교수님의 지도아래 설립된 연구실로써 2007년 국가지정 연구실(National Research Lab.)로 지정되어 크게 두 가지분야의 연구를 수행하고 있습니다. 먼저 유기 초분자 (Supramolecule), 액정 분자 (Liquid Crystal)의 자기조립 과정 및 다양한 Lithography 기법을 이용하여 나노/마이크로 수준의 다양한 구조를 대면적에 구현하는 기술을 개발하고 있으며, 두 번째로는 탄소나노튜브 (Carbon Nanotube), 그래핀 (Graphene), 나노입자 등을 이용한 고전도성 박막제작 기술, 고효율/고성능의 유기 전자소자 (유기 태양전지, 전기화학 센서, 바이오 센서, OTFT, OLED 등)로의 응용을 모색하는 연구를 진행하고 있습니다. 교수님과 연구원 하나하나의 노력으로 나날이 발전하는 카이스트 최고의 열정적인 랩 이랍니다!

저희 연구실에서 다루고 있는 연구주제는 다음과 같이 크게 4가지로 나누어 집니다.

자기조립 나노구조재료에 다양한 분자 공간모양과 형태를 갖는 분자기를 도입하여, 이에 따른 구조, 기능성, 물성이 어떻게 변하는지에 관한 연구가 활발히 진행 중입니다. 저희 연구실은 특히 LCD에 주로 이용되는 액정(liquid crystal)분자의 자기조립현상을 이용하여 나노구조를 형성하는 기술에 응용하는 연구를 진행하고 있습니다. 다양한 형태의 액정 분자를 합성하고, 합성된 분자들이 기판 표면의 성질(친수성, 소수성) 혹은 전기장, 자기장과 같은 외부장에 따라 보여주는 다양한 자기조립 구조를 관찰, 해석하여 액정 나노 구조체가 갖는 의미를 찾고 있습니다.

또한 물리적으로 한정된 공간 안에서 액정성(smectic) 유기분자들이 갖는 고유의 나노 구조를 규칙적으로 제어하는 방법에 대해서도 연구하고 있습니다. 액정 분자가 형성하는 나노구조는 다양한 전자 현미경법(POM, AFM, SEM)과 산란법(XRD, SANS)을 사용하여 분석할 수 있습니다. 저희가 조절하는 표면성질, 외부장, 물리적 구조는 LCD소자의 구동에 있어 중요한 조건으로 고밀도 기억장치 및 차세대 LCD용 재료, 소자의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

나노 구조체를 형성하는 방법에는 크게 두 가지로, 분자수준에서 분자의 자기조립 또는 분자의 배향을 제어하여 구조를 형성하는 Bottom-up 방식과 광 또는 전자빔 식각 공정과 같은 직접 식각방식인 Top-down 방식이 있습니다. 저희 연구실에서는 Bottom-up과 Top-down 방식을 적절히 활용하여 Block copolymer lithography, Colloidal lithography, Nanoimprint lithography, soft lithography 등의 다양한 공정을 개발하고 있습니다. 개발된 공정으로 다양한 모양과 크기의 나노 패턴을 제작하였고, 다양한 유기물과 무기물에 걸쳐 나노구조의 형성이 가능함을 보고하였습니다.

이러한 공정을 통해 얻어진 나노 구조체는 그 재료의 특성과 크기에 따라서 다양한 물리, 화학, 광학적 성질을 보입니다. 이러한 현상을 응용하여 초고밀도 정보기록 소자, 고효율 촉매, 나노바이오 Array 및 센서 기판으로 활용될 무한한 가능성을 가지고 있습니다. 특히 금속 나노 구조체의 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance)현상을 이용하여 고효율 광학소자 혹은 바이오 물질의 감지 효율을 높인 sensor를 구성하는 연구를 활발히 진행하고 있습니다.

최근 탄소가 육각형태로 연속적으로 결합되어 만들어지는 Graphene, Carbon nanotube(CNT), fullerene 에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는데요, 저희 연구실은 graphene과 CNT에 대해 다양한 연구를 진행하고 있습니다.

또한 평판 디스플레이, 센서, 태양전지, Field Effect Transistor 등에 사용 가능한 ITO (Indium Tin oxide) 전극은 우수한 전기전도성과 투명도를 나타내지만 유연성 (flexibility)이 불량하여, touch panel 또는 flexible display에 하기 어려운 단점이 있습니다. 이를 극복하기 위해, 전기전도성이 우수하면서 유연성을 지닌 CNT를 이용하려는 연구가 진행되어 온 한편, 물리적 특성이 CNT와 유사하면서 경제적으로 제조가 가능하다는 장점을 지닌 Graphene 또한 전극관련 소재로 주목 받고 있다. 저희 연구실은 vacuum filtration, spray, printing 등의 방법으로 CNT 또는 Graphene 투명박막을 제조하고 박막의 가시광선 투과도를 80% 이상으로 유지하면서 전기전도 특성을 향상 시키는 것을 목적으로 연구를 진행하고 있습니다.

또한 전기전도도 향상을 위해 제조된 필름에 금속 나노입자를 결합하거나, 기계적 강도와 전도도를 동시에 향상시키는 CNT/polymer복합체 제조에 관한 연구, 그리고 복합체에서 자성을 가진 나노입자를 결합한 CNT를 자기장을 이용하여 일정한 방향으로 배향하여 물성을 더욱 향상시키는 연구도 진행하고 있습니다.

저희 연구실은 최근 3년(2007~2009)간 국내외 전체 Nature Materials (2007)와 Science(2009)를 포함하여 Advanced materials, Journal of American Chemical Society, Nano Letters 등의 유명 저널에 36건의 논문을 발표하였으며, 2000년부터 현재까지 100여 편에 달하는 논문을 꾸준히 게재하고 있습니다.

저희 연구실은 2009년 12월 현재, 지도교수님이신 정희태 교수님 이하, 1명의 박사 후 과정, 18명의 박사과정, 6명의 석사과정 학생들이 오순도순 모여서 랩을 꾸려가고 있습니다.

 연간 여름, 겨울 2회의 M.T를 통해 평소 연구로 받은 스트레스를 싹~ 풀기도 하고 날씨가 좋을 때는 주변 계룡산이나 대청댐으로 소풍을 가기도 합니다. 이런 활동들을 통해 카이스트 화공과 제일의 결속력과 애랩심을 자랑하고 있답니다^^!!!!!

저희는 전통이 오랜 연구실은 아니지만, 연구원 모두의 노력으로 이만큼 발전해 왔다고 생각합니다. 앞으로 더욱 더 발전하는 저희 연구실의 모습을 기대해 주세요^^!! 저희 연구실에 궁금한 사항이 있으시면 언제든 아래의 연락처로 문의해 주시고, 마지막으로 이렇게 저희 연구실을 소개할 수 있는 기회를 주신 KOSEN 관계자 여러분께 진심으로 감사드리며 앞으로 OOEM 과 KOSEN의 무궁한 발전을 기원합니다~

n  연구실 연락처

대전광역시 유성구 과학로 335 한국과학기술원 응용공학동 1114호 (042)350-3971