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박용근, 조용훈 교수, 빛을 자유자재로 다룰 수 있는 광학기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근, 조용훈 교수와 고려대학교 재료공학과 이헌 교수 공동 연구팀이 빛의 산란을 이용해 다기능 광학 기기를 제작할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 연구 결과는 미국 화학회(American Chemical Society, ACS)가 발행하는 나노분야 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 6월 29일자 온라인 판에 게재됐다. 빛이 안개나 페인트 등의 불규칙한 매질을 투과하면 매우 복잡한 형태의 수많은 반사와 굴절이 발생한다. 이를 빛의 다중 산란이라고 하는데, 다중 산란을 겪은 빛은 간섭이라는 물리 현상을 통해 복잡한 패턴을 나타낸다. 우리가 짙은 안개 속에서 앞을 볼 수 없고 맥주의 거품이 하얗게 보이는 것도 빛의 다중산란이 만든 현상이다. 일반적으로 다중 산란이 생기면 빛이 매우 불규칙한 형태로 지나가기 때문에 제어가 어렵다. 그러나 홀로그래피 기술을 이용해 입사하는 빛의 방향을 잘 제어해주면 다중 산란이 발생해도 원하는 형태로 빛을 제어할 수 있다. 연구팀은 이러한 다중 산란을 효과적으로 활용해 빛의 다양한 성질을 제어할 수 있는 새로운 개념의 광학기기를 개발했다. 이 광학기기는 빛의 반사나 굴절의 원리를 이용하던 기존 기술과 달리 빛의 산란을 이용했다는 특징을 갖는다. 연구팀의 광학기기는 복잡 매질과 광 고분자 필름으로 구성된다. 광 고분자 필름은 입사되는 빛을 홀로그래피 기술을 통해 원하는 모양으로 제어한다. 또한 제어된 빛을 기록하고 실제로 비추는 역할을 한다. 광 고분자 필름을 통해 들어온 빛은 복잡 매질을 지나 일정한 패턴으로 다중 산란돼 원하는 모양의 빛을 나타낸다. 이 두 가지 과정을 통해 독립적으로 활용 가능한 다기능 산란 광학기기의 구현이 가능해진다. 이 기술로 투과된 빛의 진폭, 파장, 편광 뿐 아니라 기존 광학계 기술로는 접근이 어려웠던 근접장 성분까지도 제어할 수 있다. 연구팀은 기존의 광학 부품들로는 구현이 매우 어려웠던 산란 제어를 복잡한 광학적 설계나 제조공정 없이 단일 광학 부품으로도 저렴하게 제작할 수 있다고 밝혔다. 이번 연구를 주도한 박종찬 학생은 “관련 기술은 광학 기기를 제작하는 원천 기술로 활용될 수 있다”며 “향후 리소그래피, 광통신, 바이오 이미징 기술 등 빛이 사용되는 다양한 분야에 응용 가능하다”고 말했다. □ 사진 설명 사진1. 제작된 산란 광학 기기 실제 사진 사진2. 산란 광학기기를 이용한 빛의 다양한 성분 제어 사진3. 산란 광학기기 모식도
2016.07.12
조회수 10481
유룡 교수, 3차원 그래핀 합성 기술 개발
〈 유 룡 교수 〉 우리 대학 화학과 유룡 교수 연구팀이 꿈의 소재 그래핀의 성능을 뛰어 넘는 3차원 그래핀 합성법 개발에 성공했다. 연구팀은 제올라이트 주형과 란타늄 촉매를 활용한 나노주형합성법으로 그래핀의 강점을 고스란히 살린 마이크로 다공성 3차원 그래핀을 제작했다. 기존의 3차원 그래핀은 2차원 평면구조를 곡면으로 구현, 반응면적이 좁고 2차원 구조로 되돌아가는 등의 문제로 상용화가 어려웠다. 그러나 새롭게 개발된 3차원 그래핀은 완벽한 입체 결정 구조로 안정성과 우수한 물성을 고루 갖춰, 화학공업용 고효율 촉매 패키징, 고성능 배터리 음극제, 고효율 여과막(멤브레인) 등 다용도로 활용이 가능, 관련 산업 전반에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 연구진은 제올라이트 주형의 미세기공에 란타늄 양이온을 촉매로 주입함으로써, 기공 내 탄화수소기체(에틸렌‧아세틸렌)의 탄화온도를 낮춘 것이 이번 연구의 핵심이라고 밝혔다. 그 결과 미세기공 속에서도 원활한 탄소 증착을 유도해 견고한 탄소 결정 구조물을 구현해냈다. 마지막으로 산용액(염산, 불산)으로 제올라이트 주형을 녹여내 3차원 그래핀을 만들어 냈다. 연구진은 포항가속기연구소와 한국기초과학지원연구원 서부센터의 도움을 받아 X선 회절 분석법으로 3차원 그래핀의 완벽한 탄소 결정구조를 확인했다. 연구진은 이번 연구로 과거 이론적 구상에 그쳤던 마이크로 다공성 3차원 그래핀의 양산법이 고안 됨에 따라, 앞으로 실제 양산과 산업 적용이 이뤄지며 화학공업 등 관련 산업 전반에 혁신을 가져올 것으로 전망하고 있다. 실제로 연구진은 3차원 그래핀을 기존 상업용 그래핀 전지의 음극재로 시험 적용, 기존 약 100mAh의 정전용량을 약 300mAh(전류밀도 8mA/cm²기준)로 끌어올렸다. 특히 이번 연구는 주재료인 제올라이트가 1톤 당 300달러 정도로 매우 저렴하고, 탄화반응 후 염산과 불산으로 제올라이트 주형을 녹여 제거하는 공정도 단순하다. 또한 대량 합성에서도 높은 재현성을 보여, 머지 않아 본격적인 양산으로 이어질 것으로 보인다. 유 교수는 “그 동안 여러 가지 실험상의 어려움으로 제올라이트를 주형으로 3차원 그래핀을 만드는 연구가 크게 활성화되지 못했었다”며 “이번 연구 결과를 계기로 많은 과학자들이 이러한 탄소나노물질에 관심을 갖게 될 것이며, 2차원 그래핀의 장점에 더해 넓은 반응면적과 다양한 응용이 가능한 나노 다공구조를 갖춘 3차원 그래핀은 응용 분야에서도 큰 관심을 끌 수 있을 것이다”고 말했다. □ 그림 설명 그림1. 마이크로 다공성 3차원 그래핀의 투과 전자현미경 사진 그림2. LTA 제올라이트를 활용한 탄소합성 결과 그림3. 마이크로다공성 3차원 그래핀의 전기전도도 측정결과 그림4.제올라이트 기공내부에 형성된 탄소의 전자밀도
2016.06.30
조회수 13574
박오옥, 한상우 교수, 팔 14개 달린 금 나노입자 개발
우리 대학이 중심 입자에 14개의 팔 모양 입자가 달린 이원 구조의 금 나노입자를 개발했다. 이 기술은 팔 모양 입자 주변에서 전기장을 강하게 증폭시켜 표면증강 라만분광을 이용해 미량의 물질도 검출할 수 있다. 이를 통해 화폐 보안물질, 인체 광열치료 등에도 활용 가능할 것으로 기대된다. 생명화학공학과 박오옥 교수, 화학과 한상우 교수, 한국화학연구원 김도엽 박사와가 공동으로 진행한 이번 연구 성과는 광학 재료분야 학술지 ‘저널 오브 머티리얼스 케미스트리 씨(Journal of Materials Chemistry C)’ 4월 21일자 표지논문으로 게재됐다. 중심에 팔 모양의 입자가 달린 이원구조의 금 나노입자는 외부의 빛과 반응해 팔 모양 주변에서 전기장이 강하게 증폭된다. 이를 통해 금 나노입자를 기판으로 활용해 물질을 그 위에 올리면 적은 농도로도 쉽게 물질의 검출이 가능해진다. 하지만 기존 기술은 중심 나노입자에 달린 팔 모양 입자의 크기, 길이를 정밀하게 제어하지 못해 형태가 제각각인 금 나노입자만 얻을 수 있었다. 연구팀은 문제 해결을 위해 14개의 꼭지점을 갖는 사방십이면체 형태의 금 나노입자를 먼저 합성 후 꼭지점 부분만 선택적으로 성장시켰다. 이를 통해 팔이 14개 달린 이원구조의 금 나노입자를 합성했고 팔 크기나 길이를 조절해 광학특성 및 전기장 세기 증폭을 조절할 수 있게 됐다. 연구팀은 유한차분 시간영역법을 통한 시뮬레이션과 표면증강라만산란 실험을 통해 이원 구조에서의 팔의 크기가 작을수록, 몸통 입자의 크기가 클수록 전기장 세기가 강하게 증폭됨을 증명했다. 이 기술을 표면증강라만분광(surface-enhanced Raman spectroscopy)에 이용한다면 물질의 분자 검출 및 분석 등에 응용할 수 있다. 박 교수 연구팀은 이전 연구에서도 美 워싱턴대학 유난 시아(Younan Xia) 교수와의 공동연구를 통해 6개의 팔 모양 입자가 달린 이원구조의 금 나노입자 합성기술을 개발한 바 있다. 이번 연구에서는 이원 구조 금 나노입자의 성장과정 분석과, 더 나아가 이론적 계산을 통한 금 나노입자 표면에서의 전기장 세기가 증폭됨을 확인했다. 또한 실제 표면증강 라만산란 실험을 통한 특정분자 검출 등 다각적 연구를 통해 이원구조 금 나노입자의 응용 가능성을 높였다. 연구팀은 “새로운 접근법을 통한 이원구조 금 나노입자의 팔 개수, 길이 등의 조절로 광학특성 등 물리적 성질을 제어하는 기술을 개발했다”며 “이를 통해 라만분광법을 이용한 물질 검출이나 화폐보안물질 등에 응용 가능할 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구는 미래창조과학부 산하의 한국연구재단-선도연구센터지원사업, 나노·소재기술개발사업 및 기초연구사업과 KAIST 기후변화연구허브사업의 지원으로 수행됐다. □ 그림 설명 그림1. 중심입자에 14개의 팔이 달린 이원구조의 금 나노입자와 팔의 크기만 선택적으로 조절된 금 나노입자의 전자현미경 이미지 그림2. 팔 크기 변화에 따른 전기장 세기를 유한차분 시간영영법으로 시뮬레이션한 결과와 표면증강라만 신호 결과
2016.05.10
조회수 15238
백무현 교수, 메탄가스의 화학적 분해 성공
〈 백 무 현 교수 〉 우리 대학 화학과 백무현 교수 연구팀이 촉매반응과 합성이 까다로운 메탄가스를 화학적으로 분해하는데 성공했다. 이로써 메탄가스를 대체에너지원은 물론, 플라스틱 등 다양한 화학제품의 원료로 활용할 수 있는 실마리를 제시했다. 기초과학연구원 분자활성 촉매반응 연구단은 전이금속인 이리듐을 활용한 붕소화 촉매반응으로 메탄가스의 탄소-수소 결합을 끊고 화학반응을 활성화하는 과정을 이론과 실험으로 증명했다. 백 교수는 계산 화학으로 화학반응에 필요한 정확한 촉매후보물질을 예측했으며 반응 메커니즘을 규명했다. 기존 연구에서 탄소-수소 결합 활성화 반응 생산율은 2~3%에 머물러 사실상 불가능에 가까운 화학반응으로 간주되었다. 하지만 연구팀은 촉매로 탄소-수소 결합 활성화 생성물의 생산율을 약 60%까지 끌어올렸다. 메탄가스는 탄소와 수소로만 이뤄진 탄화수소(hydrocarbon)* 물질 중 하나다. 매년 5억톤 이상 발생하고 발생량이 점차 늘고 있다. 탄화수소 혼합물은 활용성이 높지만 메탄가스는 탄소-수소 결합이 매우 강해 활용이 어렵다. 상온에서 기체 상태인 메탄가스를 액화시키려면 높은 압력과 온도가 필요한데, 복잡한 공정이 동반되고 많은 경제적 비용이 소요된다. 메탄가스를 운송하려 해도 액화 중 에너지 밀도가 낮아져 활용도가 떨어진다. 원유 생산지에서 발생하는 메탄가스는 경제성이 없어 태우는 게 일반적이다. 이 때 환경에 유해한 이산화탄소, 일산화탄소가 다량 발생한다. 이번 연구는 메탄가스를 새로운 에너지원과 석유화학 산업의 원료로 사용할 수 있다는 가능성을 보여줬다는데 의의가 있다. 연구팀이 촉매반응으로 만든 탄소-수소 결합 활성화 생성물은 어떤 분자와 작용하느냐에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 생성물에 물을 더하면 메탄올을 만들 수 있으며 다른 화합물과 반응시키면 플라스틱, 의약품, 의류 등의 화학제품의 원료로도 사용할 수 있다. 또한 연구진이 규명한 화학 반응을 활용하면 이산화탄소와 함께 기후 변화의 주요인으로 꼽히는 메탄가스를 제어할 수 있으므로 온실가스를 크게 줄일 수 있다. 다만 촉매로 사용한 붕소와 이리듐 가격이 비싸기 때문에 이를 대체할 유기금속촉매를 개발하는 것이 과제다. 이번 연구는 미국 펜실베니아 대학의 대니얼 민디올라(Daniel J. Mindiola) 교수 그룹과 미국 미시간 주립 대학의 밀턴 스미스(Milton R. Smith Ⅲ) 교수 그룹과의 공동연구로 진행되었다. 연구결과는 세계적 학술지인 사이언스(Science, if=33.611)에 3월 26일에 게재되었다. □ 그림 설명 그림1. 메탄가스의 탄소-수소 결합 활성화 반응물을 위한 연구진 실험 내용 그림2. 메탄가스의 탄소-수소 결합 활성 붕소화 촉매반응 기작
2016.03.29
조회수 11812
K-School 설립, “기업가정신 전파하고 창업 위한 생태계 만드는 첫 걸음”
<이희윤 연구부총장> K-School 설립, ˝기업가정신 전파하고 창업 위한 생태계 만드는 첫 걸음˝ 오는 가을학기부터 창업 인재를 육성하기 위한 K-School이 설립된다. K-School은 창업에 관한 기본 지식을 교육해 현재 학우들의 창업을 지원하는 창업원과 우리 학교 사이의 가교역할을 할 예정이다. K-School 원장으로 부임한 이희윤 연구부총장을 만나 자세한 이야기를 들어보았다. K-School을 설립한 배경 한때 이공계 기피 현상이 팽배했다. 1990년대 금융위기 당시 연구직이 가장 먼저 해고되었기 때문이다. 그때와는 달리, 지금 학생들이 회사에 취직하면 회사가 필요로 하는 능력이 우리가 가진 전문성과 다소 다를 수 있다. 우리 학교는 그때 일이 다시 일어나지 않도록 ‘기업가정신’ 수업과 창업원 등을 설립했다. K-School은 지금까지의 창업 프로그램을 한데 모으고 기업가 출신 교수들을 초빙해 기본적인 창업 지식을 교육한다. 10여 년 전 우리 학교 경영대학은 Business Economics 부전공 프로그램을 신설했다. 그런데 창업에 필요한 지식은 경영 이론을 익히는 것과 거리가 있다. 또한, 실제로 창업을 하면 경영자의 역할과 사업가의 역할이 나뉘므로 경영지식을 자세히 알 필요는 없다. K-School은 학생들이 창업할 때 정말로 필요한 지식을 전달하고, 실제로 사업을 계획해보는 점에서 그 차이가 있다. K-School이라는 이름에 대해 K-School의 K는 ‘Korea’일 수도 있고 ‘KAIST’일 수도 있다. 이름 자체는 스탠퍼드의 D-School에서 따왔으나 그 역할은 다르다. K-School의 목표는 좋은 기술을 갖춘 우리학교 학생들이 창업할 수 있도록 돕는 것이다. 수업은 어떻게 진행되는지 K-School은 학생들에게 기업가정신을 가르치고 창업에 관련된 프로그램을 개설해 운영한다. 또한, 수강생들은 융합캡스톤디자인 과정을 통해 사업 아이템을 스스로 선정하고 실제 사업으로 확장할 수 있다. 실제로 실리콘 밸리 등에서 창업을 성공했던 분들, 혹은 창업에 뛰어들었지만 실패했던 분들을 비롯한 많은 기업가들을 초빙해 K-School을 운영할 예정이다. 기존의 창업원과는 어떻게 연계되나 창업원은 학생들이 스타트업을 시작할 때 이른바 ‘창업 멘토’들이 사업 계획에 관해 조언해주고 현실성에 대해 지적했다. 그러나 창업관련 지식을 모른다면 그저 멘토들에게 끌려 다니고 말 것이다. K-School은 학생들이 자주적으로 사업을 계획할 수 있는 지식과 배경을 가르쳐 준다. 이상적인 모델은 K-School에서 관련 지식을 익히고 창업원이라는 생태계 속에서 회사를 세우는 것이다. 창업융합전문석사과정에 대해 기존의 석사 및 박사와는 다른 학위과정이다. 1년 과정이고 교과 석사 제도에서 차용했다. K-School에 기대하는 점 막연히 창업 아이템이 있어서 한번 시도해보고 싶거나, 아니면 현재 창업하고 있는 학생들이 왔으면 좋겠다. K-School이 우리학교에 ‘기업가정신’이라는 문화를 확산하고, 창업을 위한 생태계를 만드는 데 이바지했으면 좋겠다. KAIST 신문 이준한기자 joonhanyi@kaist.ac.kr ※ K-SCHOOL 소개사이트 바로가기: KAIST 홈페이지 → 연구 → K-School http://www.kaist.ac.kr/html/kr/research/research_0410.html
2016.03.04
조회수 12649
2016학년도 학사과정 입학식 개최
우리 대학은 2일(수) 오전 10시 본교 대강당에서 신입생 ‧ 학부모 등 1500여명이 참석한 가운데 ‘2016학년도 학사과정 입학식’을 가졌다. 이번 입학식은 1986년 3월 첫 입학식 이래 30주년이 되는 해이다. 입학식은 신입생 대표 고대력(18 ‧ 대구과학고 卒) 군과 강보라(18 ‧ 한국과학영재학교 卒) 양의 신입생 선서에 이어 제1회 학사과정 입학생 대표로 화학과 이희승 교수 입학 축사, 강성모 총장 입학 식사, 재학생 동아리 공연 순으로 진행됐다. 이희승 교수는 축사에서 “30년전 이 자리에 앉아 단상이 있는 앞을 바라보며 가슴 벅찬 미래를 꿈꿨던 일”을 회상하면서 “신입생 여러분 ! 오늘 지금 자신의 모습을 기록으로 남기고, 30년후에 어떤 모습의 자신이 되길 기대하는지 생각해보고, 그리고 여러분의 30년 후배들도 이 자리에 있는 것을 자랑스럽게 생각할 수 있도록 노력해 달라”고 말했다. 강성모 총장은 입학 식사에서 ▲ 타인을 존중하고 매사에 감사할 줄 아는 따뜻한 마음을 가질 것 ▲ 전문분야에 깊이 있는 지식을 연마 할 것 ▲ KAIST인의 사회적 책무를 다하고 자신감을 키워 나갈 것 ▲ 국제적인 소통능력을 키울 것 등을 당부했다. 이어 “최고의 지성인들이 모인 KAIST는 고교시절 보다 훨씬 더 도전적인 환경이 될 것”이라며“ 힘든 길을 가다 넘어져도 좌절하지 말고 다시 일어서는 마음자세를 가져달라 ”고 말했다. 끝.
2016.03.02
조회수 9301
무형광체 백색 LED 제조 기술 개발
우리 대학 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 형광체를 사용하지 않은 백색 LED 제조 기술을 개발했다. 이 기술은 차세대 조명 및 디스플레이 기술의 발전에 기여할 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 네이처가 발행하는 학술지 ‘빛 : 과학과 응용 (Light : Science & Applications)’ 12일자 온라인 판에 게재됐고, 그 중요성을 인정받아 인쇄본의 표지 논문으로 선정됐다. 현재 대부분의 백색 LED는 청색 LED에 황색 형광체를 사용하거나 여러 색의 LED 칩을 병렬 조합해서 만드는 방식이다. 그러나 황색 형광체는 희토류물질로 수입의존도가 높고, 낮은 연색성, 변색 등의 문제점을 갖는다. 또한 여러 색의 LED 칩을 병렬 조합하는 방식은 단가가 매우 높아진다는 단점이 있다. 연구팀은 문제 해결을 위해 형광체를 사용하지 않고 하나의 반도체 칩으로 백색 LED를 제작하기 위한 방법을 고안했다. 동심원 모양으로 꼭대기 부분을 잘라낸 피라미드 구조가 제작되도록 마이크로 복합 구조체를 설계한 것이다. 이 마이크로 크기 삼차원 구조체는 각 면마다 다른 조건의 양자우물이 형성돼 각 면에서 다른 색의 빛을 낼 수 있다. 결국 기존의 여러 LED 색을 조합할 필요 없이 한 구조체에서도 다양한 색을 혼합할 수 있게 된다. 삼차원 구조체를 만드는 시간과 조건을 조절해 각 결정면의 면적을 변화시킴으로써 다양하게 혼합된 색의 LED가 제작 가능하다. 연구팀은 각 결정면의 면적을 조절해 하나의 LED 칩으로 무형광체 백색 LED를 시연했다. 또한 LED에 인가하는 전류를 변화시켜도 색이 거의 변하지 않았다. 이는 무형광체 백색 LED의 초기단계로 미래의 무형광체 백색광원의 방향성을 제시했다는 의의를 갖는다. 이밖에도 연구팀은 고배율 대물렌즈를 사용해 3차원 구조체 내부에서 전류주입의 정도를 측정하는 방법을 소개했다. 이를 통해 전류를 효율적으로 주입시키는 방안을 개발한다면 LED 소자의 효율과 색재현성을 조절할 수 있을 것으로 전망했다. 조 교수는 “향후 3차원 반도체 공정개발을 통해 효율이 개선된다면 형광체 없이도 값싸고 색 재현성이 좋은 단일 칩 백색 광원으로 활용될 수 있을 것이다”고 말했다. 임승혁 박사과정 학생이 1저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업과 KAIST 기후변화연구 허브사업의 지원을 받아 수행됐다. □ 그림 설명 그림1. 형광체를 사용하지 않은 마이크로 크기의 끝이 잘린 피라미드 형태의 복합 구조체에서 전류 주입으로 백색광을 내는 개념도 그림2. 형광체를 사용하지 않은 마이크로 크기의 끝이 잘린 피라미드 형태의 전자현미경사진과 백색광의 전계발광 스펙트럼
2016.02.23
조회수 11688
나노미터 크기의 우담바라 꽃 모양 제작
〈윤 동 기 교수〉 우리 대학 나노과학기술대학원 윤동기 교수 연구팀이 액정의 승화현상을 이용해 정교한 3차원 액정나노구조를 제작할 수 있는 기술을 개발했다. 이는 액정이 승화할 때 열처리 조건에 따라 여러 모습의 3차원 나노구조가 형성되는 특성을 이용한 기술이다. 간단한 온도조절만으로도 다양한 3차원 나노패터닝이 가능해 차세대 소자 개발에 기여할 것으로 기대된다. 특히 연구팀은 우담바라 꽃, 찐빵 모양 등을 나노미터 크기 수준에서 정교하게 제작하는 데 성공했다. 이번 연구는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 1월 4일자 온라인 판에 게재됐다. 나노 및 마이크로 패터닝을 위해 가장 많이 쓰이는 기술은 빛을 이용한 광 식각 기술이다. 하지만 이 방식은 2차원 식각공정에 특화돼 있고 비싼 공정설비, 복잡한 과정 등의 한계를 갖는다. 특히 3차원 구조 제작을 위해서는 2차원 구조를 계속 적층해야 하는 과정이 포함되기 때문에 정교한 구현이 어려웠다. 연구팀은 문제 해결을 위해 액정의 온도를 높여 분자들을 기체로 승화시켰다. 기체로 승화된 액정분자들은 공기 중으로 날아가게 되는데 그 중 일부는 무게, 분자수준에서의 친화도 등의 원인으로 다시 되돌아와 남아있던 액정 상 구조와 다시 재결합하게 된다. 이는 동굴의 종유석, 석순의 생성 원리나 유황온천에서 승화돼 날아가던 유황 성분이 바위나 돌에 붙어 유황 바위가 되는 것과 비슷한 원리이다. 연구팀은 승화 및 재결합 현상을 통해 온도 및 시간 조절로 수 나노미터 수준의 액정 판상구조를 정교하게 한 겹씩 벗겨낸 뒤, 다양한 3차원 나노 구조체를 제작하는 데 성공했다. 온도나 시간을 조절함으로써 나노 구조체는 다양해진다. 온도를 조금만 상승시킬 때는 우담바라 꽃 모양이 되고, 온도를 매우 높일 때는 액정 분자가 순식간에 날아가 찐빵과 같은 모양이 되기도 한다. 이 기술을 이용하면 차세대 기술로 불리는 수직 트랜지스터 등을 기존 2차원 식각 공정에 비해 약 1천 배 저렴하고 간단하게 제작할 수 있다. 일일이 적층할 필요 없이 3차원으로 패터닝이 순식간에 가능해지기 때문이다. 윤 교수는 “전자기장에 민감하게 반응하는 액정의 고유 성질과 이번 승화 및 재결합 현상을 융합할 수 있다”며 “이를 통해 고효율의 광전자 소자 개발에 많은 도움이 될 것이다”고 말했다. 나노과학기술대학원 김대석 박사과정 학생이 주도하고 美 켄트 주립대학 올레그 라브렌토비치(Oleg D. Lavrentovich) 교수가 참여한 이번 연구는 미래창조과학부의 미래유망기술 융합파이오니아 사업을 통해 수행됐다. □ 그림 설명 그림1. 우담바라 나노구조체 그림2. 우담바라 나노구조체(확대) 그림3. 다양한 조건의 승화-재조합 공정 후의 초분자 액정 구조체의 모양
2016.01.11
조회수 11370
올해의 KAIST인 상, 이효철 교수 선정
〈 이 효 철 교수〉 우리 대학은 2015년 올해의 KAIST인 상에 화학과 이효철(43) 교수를 선정하고 5일 오전 10시 교내 대강당에서 열린 2016년도 시무식에서 시상했다. 15회째를 맞는 올해의 KAIST인 상은 한 해 동안 국내외에서 우리 대학의 발전을 위해 노력하고 교육, 연구 실적이 탁월한 인물에게 수여한다. 수상자인 이효철 교수는 시간분해 엑스선 액체구조학 연구 분야에서 측정 방법 및 신호분석법의 개념을 정립해 우리 대학의 위상을 높인 공을 인정받았다. 이 교수는 지난 2월 원자가 결합해 분자를 이루는 순간을 실시간 관측하는 데 성공해 세계 최고권위 저널인 네이처(Nature)지에 교신저자로 이름을 올렸다. 2005년 분자결합이 끊어지는 과정을 밝혀 사이언스(Science)지에 논문을 게재한 지 10년 만에 분자의 결합과정까지 관측함으로써 화학반응의 시작과 끝을 밝혀냈다. 분자결합이 끊어지는 과정은 광분해를 통해 모든 분자들이 동시에 반응하게 만들 수 있기 때문에 실시간 관측이 가능하지만, 분자의 화학 결합을 관측하는 것은 두 개의 분자가 만나는 과정이 필수적이기 때문에 쉽지 않았다. 이 교수 연구팀은 이를 펨토초 시간분해회절을 통한 창의적 방법으로 해결했고, 용액 상에서 일어나는 화학결합의 형성 순간과 구조 변화를 세계 최초로 관측했다. 이 교수는 “KAIST인이라면 누구나 명예로 생각하는 이 상을 받게 돼 영광이다”며 “연구와 교육에 정진해 큰 성취를 이루라는 뜻으로 알고 더욱 매진하겠다”고 말했다.
2016.01.05
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'초고성능 컴퓨팅 발전 공청회' 개최
국가의 초고성능 컴퓨팅 개발을 논의하기 위해 산‧학‧연 전문가가 한자리에 모인다. 우리 대학은 17일(목) 오후 더케이 호텔(서울 서초구)에서 강성모 총장, 박재문 미래창조과학부 연구개발정책실장, 한선화 한국과학기술정보연구원장 등 전문가 100여명 참석한 가운데 ‘초고성능 컴퓨팅 발전 공청회’를 연다. 이번 공청회는 초고성능 컴퓨팅 기술의 해외 도입과 운용 위주의 기존 정책을 탈피해 국가 컴퓨팅 기술의 세계적인 경쟁력 확보를 위해 지난 7월 출범한 ‘초고성능 컴퓨팅 발전 포럼’(위원장 강성모 KAIST 총장)이 마련했다. 공청회는 기조발표와 10명의 전문가가 참여하는 패널토론으로 나눠 진행된다. 먼저 이혁재 서울대 전기전자공학부 교수가 주제발표자로 나서 ‘슈퍼컴퓨터 개발에 대한 정책제언’을 주제로 강연한다.이어 강성모 KAIST 총장이 패널토론의 좌장으로 나와 9명의 토론자와 함께 향후 우리나라 슈퍼컴퓨터 개발전략과 추진계획을 논의한다. 패널 토론자로는 한선화 한국과학기술정보연구원장, 박상규 한국전자통신연구원 본부장, 이순칠 KAIST 자연과학대학장, 김장우 포스텍 컴퓨터공학과 교수, 서경학 연구재단 융합기술단장이 참여한다. 산업계 토론자로는 박성순 글루시스 대표, 이명철 한국IBM 상무, 최진현 크레이(Cray)코리아 대표, 유충근 한국HP 상무가 토론자로 참여해 기업의 생생한 목소리를 공청회에 전달 할 것으로 기대된다. 포럼 위원장인 강성모 KAIST 총장은 “이번 공청회는 대한민국 슈퍼컴퓨터 개발의 미래를 설계하는 자리”라며 “공청회에서 논의된 내용은 미래부 등 정부부처에 전달할 계획”이라고 밝혔다. 끝.
2015.12.16
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KAIST-서울아산병원, 의료와 산업수학을 융합한 공동연구 업무협약
우리 대학 수리과학과와 서울아산병원 융합의학과는 9일(수) 오전 서울아산병원 동관 6층 대회의실에서 ‘의료분야 산업수학 융합연구’를 위한 양해각서를 체결한다. 이번 협약은 의료산업이 직면한 문제를 수학으로 해결할 수 있는 방법을 찾아보자는데 대해 양 기관이 공감해 마련됐다. 양 기관은 우선 △ 의료산업에서 발생하는 문제에 대한 공동연구 △ 의료 데이터의 체계적인 저장과 분석에 관한 공동연구 △ 양 기관의 연구인력상호 교육 등의 분야에서 협력하기로 했다. 특히 의료영상 데이터를 수학적으로 어떻게 처리할 것인지와 의료 빅데이터를 어떻게 분석하고 활용 할 것인가에 초점을 맞춰 관련 연구를 진행하고 그 기술을 상용화 해 나가기로 했다. 이를 위해 KAIST 수리과학과는 순수수학 뿐 만 아니라 영상처리 수학, 생물수학, 확률과 통계적 방법론 등 산업과 관련된 수학 연구를 진행 할 계획이다. 2014년 설립된 서울아산병원 융합의학과는 의과학과 의공학을 연구하는 30여명의 교수진들이 참여해 중개 및 융합연구를 진행 중인데, 이번 협약을 통해 의료분야 문제해결에 수학적 모델을 다양하게 활용 할 계획이다. 이창옥 수리과학과 학과장은 “2000년대 들어 수학이 금융, 바이오, 제조업 등 산업 전 분야에 크게 활용되고 있다”며 “이번 협약은 수학과 의학이 만나는 새로운 융합연구가 시작되는 계기가 될 것”이라고 말했다. 끝.
2015.12.09
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이희승 교수, 펩타이드 자기 나침반 개발
〈이 희 승 교수〉 우리 대학 화학과 이희승(47) 교수 생체모방 유기분자 연구팀이 순수 유기화합물만으로 구성된 펩타이드 자기 나침반을 개발했다. 이번 성과는 네이처(Nature) 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 10월 29일자 온라인 판에 게재됐다. 금속화합물, 산화금속과 같은 강자성(ferromagnetic) 및 상자성(paramagnetic)을 갖는 자성물질은 이들의 자기적 특성을 이용해 다양하게 응용되고 있다. 반면, 펩타이드와 같은 반자성(diamagnetic) 유기분자들은 금속성 물질에 비해 자기민감성(magnetic susceptibility)이 현저히 낮아 수 테슬라(Tesla) 이상의 강한 자기장에도 반응하지 않기 때문에 비 자성(non-magnetic) 물질로 취급됐다. 또한 반자성 특성은 분자수준에서 관찰이 어렵고 효율성이 낮아 한계가 있는 것으로 여겨졌다. 물론 이론적으로는 반자성 분자라도 열에너지를 극복할 수 있는 다수의 분자가 일정한 규칙으로 정렬된 집합체가 되면 반자성 정렬(diamagnetic alignment)이 가능하다. 따라서 외부자기장의 변화에 실시간으로 반응하는 분자기계의 개발이 가능하지만, 이를 실험적으로 증명한 예는 없었다. 문제 해결을 위해 연구팀은 폴덱쳐(foldecture)라고 이름 지은 독창적인 나선형 펩타이드 분자 자기조립체를 개발했다. 이는 독특한 3차원 모양의 일정한 크기를 갖는 비금속 유기물질이고, 반자성 특성을 갖지만 이를 구성하는 펩타이드 분자들이 높은 결정성과 일정한 규칙성을 갖도록 설계됐다. 이러한 규칙성과 결정성 등의 특징은 펩타이드 자기조립체가 외부 자기장 방향을 따라 정렬할 수 있게 만들었다. 또한 MRI 장비의 자기장 세기보다 낮은 1 테슬라 이하의 회전자기장에서도 폴덱쳐들이 실시간으로 감응하며 정렬해 수용액상에서 실시간 회전운동도 가능함을 최초로 증명했다. 연구팀은 체내에 마그네토좀이라는 자기나침반을 지닌 주자성 박테리아(magnetotactic bacteria)의 행동 양식에 착안해, 순수 유기화합물질인 폴덱쳐를 이용해서 외부 자기장의 방향 변화를 민감하게 가리킬 수 있는 수 밀리미터 크기의 하이드로겔 나침반을 구현하는데 성공했다. 이번 연구에서 밝혀진 펩타이드 자기조립체의 반자성 정렬 현상은 반자성 물질 연구에 대한 새로운 시각을 제시했을 뿐 아니라 폴대머 및 펩타이드 자기조립 연구와 자극반응성 분자기계, 유기나노물질의 움직임 제어 등 다양한 관련 응용연구 분야에 영향을 끼칠 것으로 기대된다. 이 교수는“이번 성과를 통해 자기제어가 가능한 생체 친화적 유기 나노/마이크로소재 연구개발이 활성화될 것으로 기대된다”고 말했다. KAIST 화학과 권선범 박사가 제 1 저자로 참여한 이번 연구는 삼성미래기술육성재단의 지원을 받아 수행됐고, KAIST EEWS 대학원 김형준 교수팀, 화학과 최인성 교수의 세포피포화 연구단과의 공동연구를 통해 진행됐다. □ 그림 설명 그림 1. 주사전자현미경을 통해 관찰된 폴덱쳐의 자기정렬 현상 그림2. 펩타이드 1 및 2 의 분자구조식과 이들의 자기조립을 통해 합성된 폴덱쳐의 전자현미경 사진
2015.12.02
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