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소재분석연구부

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소재분석연구부는 에너지/환경 소재를 비롯한 다양한 기능성 첨단 소재의 발굴 및 성능 향상에 필수적인 고난이도 분석과학 원천기술 및 관련 소재 개발에 집중하고 있습니다.

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주요수행연구

에너지 소재의 in-situ/operando 분석법 개발 및 신소재 발굴 연구

  • 동작중인 이차전지, 태양전지, 이차전지 촉매 등의 상변화, 조성변화, 전자구조 변화 등의 실시간 측정을 바탕으로 고효율 에너지저장 신소재 개발
  • 차세대 융복합 in-situ 나노분석시스템(Advanced In-situ Surface Analysis System: AISAS)을 활용한 저차원 나노소재의 성장 메커니즘 규명 및 순수 물성 연구

이온/분자의 국소 동력학(dynamics) 관찰이 가능한 분석 기법 개발 및 응용

  • 배터리, 연료전지 등 에너지 전환 시스템 내의 이온 거동 측정
  • 고분자 전해질 내 물/이온 거동 측정

에너지·환경 융합소재 개발

  • 첨단 분석 기법을 기반으로 한 리튬 2차전지 및 수소저장 소재 등 에너지 융합소재와 환경유해물질 저감/제거 소재 개발

생물재난 분석소재 개발

  • 국가적인 문제로 인식되는 생물재난 해결을 위한 바이오 소재와 분석 기술 개발
  • 국민 생활 건강 증진을 위한 천연물유래 의약학 소재 개발

대표적 연구사례

그래핀 합성시 발생하는 나노주름 원인 발견

  • 그래핀은 합성 후 냉각과정에서 팽창하는 독특한 성질로 인해 수축하는 구리기판과의 계면에서 스트레스가 발생하여 그래핀 층에 나노주름이 형성됨. 현미경과 라만분광기를 이용한 그래핀의 층수 및 그래핀 격자의 변형률에 대한 분석을 통하여 나노주름의 원인을 밝혀 그래핀 전극개발에 새로운 아이디어를 제공하였음. (Nano Letters, 2016, 16, 5993)
  • 그래핀 합성시 형성되는 나노주름의 (a) 광학현미경 영상, (b) 라만(Raman) 스펙트럼, (c) 2D 신호선폭 이미징 결과 (d) G신호 크기/2D신호 크기에 대한 라만 이미징 결과. (e) 광학현미경 영상과 라만 이미징 결과를 겹친 영상.  그래핀 합성시 형성되는 나노주름의 (a) 광학현미경 영상, (b) 라만(Raman) 스펙트럼, (c) 2D 신호선폭 이미징 결과 (d) G신호 크기/2D신호 크기에 대한 라만 이미징 결과. (e) 광학현미경 영상과 라만 이미징 결과를 겹친 영상.

위상 절연체 (Bi2Te3 nanoplatelets) 표면의 ‘디락 전자’가 내부로 확산되는 과정을 최초 규명

  • 육면체 형태의 위상 절연체인 Bi2Te3를 합성한 후 초고분해능 수차보정 투과전자 현미경을 활용하여 Bi2Te3의 원자 구조를 원자 수준에서 직접 관찰하고, 핵자기 공명 분광법과 이론적 계산을 통해 Bi2Te3 원자핵과 전자간의 상호 작용을 규명함으로써 위상 절연체 표면 디락 전자의 위상 절연체 내부 확산되는 과정을 확인함.
  • [그림 1] 초고분해능 수차보정 투과전자현미경 및 제 1원리를 이용하여 분석한 위상절연체 (비스무스-텔루라이드(Bi<sub>2</sub>Te<sub>3</sub>)) 구조 밴드갭 및 전자 밀도 분포 상태
Nat. Commun. 11, 1285 (2020) [그림 1] 초고분해능 수차보정 투과전자현미경 및 제 1원리를 이용하여 분석한 위상절연체 (비스무스-텔루라이드(Bi2Te3)) 구조 밴드갭 및 전자 밀도 분포 상태
    Nat. Commun. 11, 1285 (2020)
  • [그림 2]NMR (핵자기공명분광법)로 분석한 위상절연체 (비스무스-텔루라이드) 구성 원소 중 125Te(텔루륨)의  분석 스펙트럼. (위상 절연체 표면 디락전자의 내부 확산을 규명) [그림 2] NMR (핵자기공명분광법)로 분석한 위상절연체 (비스무스-텔루라이드) 구성 원소 중 125Te(텔루륨)의 분석 스펙트럼. (위상 절연체 표면 디락전자의 내부 확산을 규명)
    Nat. Commun. 11, 1285 (2020)

빛으로 치매 치료하는 나노복합체 개발

  • 치매의 원인으로 알려진 아밀로이드 응집 형성을 억제하는 나노복합체(Apta@CDs)를 개발
  • Apta@CDs를 이용한 광조절법은 생체 내 β-amyloid(Aβ) 응집을 효과적으로 억제하여 마우스 뇌의 Aβ 응집을 약 40% 감소시킴. (ACS Nano, 2020, 14, 169733)
  • 빛에 의해 활성화된 나노복합체



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