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제7회 KINC 융합연구상 시상식 개최
(왼쪽부터) 이도창 생명화학공학과 교수, 배병수 신소재공학과 교수, 정희태 나노융합연구소 소장, 정후영 UNIST 교수, 윤다은 생명화학공학과 박사과정, 김회윤 신소재공학과 박사과정, 최성율 전기및전자공학부 교수, 이건재 신소재공학과 교수
우리 대학 나노융합연구소(소장 정희태)는 본교 KI빌딩에서 교수님들의 융합연구를 장려하고 대학원생 및 연구원들의 연구 의욕 고취를 위한 '제7회 KINC 융합연구상 시상식' 을 22일(수) 개최했다.
올해로 일곱 번째를 맞이하는 시상식은 연구자의 노고를 격려하고, 우수 연구로 선정된 연구 성과를 구성원들과 함께 공유함으로써 융합연구 분위기를 활성화 시키자는 취지로 마련되었다.
KINC 융합연구상은 공모를 통해 접수된 논문을 대상으로 창의성과 융합성이 가장 우수한 논문 2편을 선정하여 논문에 참여한 공동 제1저자와 교신저자에게 각각 상패와 상금을 수여한다.
첫 번째 수상 팀은 고온 및 고습에 견딜 수 있는 퀀텀닷 기술을 개발한 신소재공학과 배병수 교수, 생명화학공학과 이도창 교수 연구팀으로, 연구 결과는 화학분야의 권위 있는 국제 학술지인 ‘미국화학회 학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS)’ 2016년 12월 21일자에 게재됐다.
두 번째 수상 팀은 초단시간의 레이저를 조사해 단결정 탄화규소(SiC)의 고체 상분리 현상을 발견하고 이를 활용한 그래핀 생성원리를 밝힌 신소재공학과 이건재 교수와 전기및전자공학부 최성율 교수 연구팀으로, 연구결과는 자연과학 및 응용과학 분야 세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 2016년 11월 30일자에 게재됐다.
정희태 소장은 “세계적으로 인정받는 우수한 연구 성과들이 많이 도출되어 매우 기쁘며, 교내 융합연구의 발전적인 연구 환경을 조성하기 위하여 앞으로 행사를 더욱 확대해 나갈 계획이다.”라고 뜻을 밝혔다.
※ KAIST 나노융합연구소는 나노과학기술분야에 대해 학과간의 경계를 허물고 진정한 학제 간 공동연구를 촉진하여 창조적인 융합연구를 추진하기 위해 지난 2006년 6월 KAIST 연구원 산하에 설립되었다. 현재 나노융합연구소에서는 총 85명의 겸임교수가 참여하고 있으며, 최근에는 나노연구의 미래 이슈와 KAIST 경쟁력을 고려하여 재설정한 중점 연구 분야의 연구역량을 결집하여 연구를 수행하면서 세계 최고 수준의 나노융합연구 허브 대학연구소로 성장해 나가고 있다.
2017.03.22 조회수 13259 -
이건재, 최성율 교수, 고체 상분리 현상에 의한 그래핀 생성원리 발견
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수와 전기및전자공학부 최성율 교수 연구팀이 초단시간의 레이저를 조사해 단결정 탄화규소(SiC)의 고체 상분리 현상을 발견하고 이를 활용한 그래핀 생성원리를 밝혔다.
기존에 활용되고 있는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 기반의 그래핀 합성법이 상당시간의 고온 공정을 필요로 하는 것과 달리 새로운 레이저 열처리법은 상온환경에서 단시간의 공정으로 그래핀을 합성할 수 있어 향후 그래핀 활용의 폭을 넓힐 수 있을 전망이다.
연구진은 단결정 탄화규소 소재 표면에 나노초(10억분의 1초) 단위의 극히 짧은 시간 동안 레이저를 쪼여 표면을 순간적으로 녹였다가 다시 응고시켰다. 그러자 탄화규소 표면이 두께 2.5나노미터의 탄소(C) 초박막층과 그 아래 두께 5나노미터의 규소(Si, 실리콘)층으로 분리되는 상분리 현상이 나타났다. 여기에 레이저를 다시 쪼이자 안쪽 실리콘층은 증발하고, 탄소층은 그래핀이 됨을 확인했다.
특히 탄화규소와 같은 이종원소 화합물과 레이저의 상호작용에 대한 연구는 아주 짧은 시간에 일어나는 복잡한 상전이 현상으로 지금까지 그 규명이 쉽지 않았다. 그러나 연구진은 레이저에 의해 순간적으로 유도된 탄소 및 실리콘의 초박막층을 고해상도 전자현미경으로 촬영하고, 실리콘과 같은 반도체 물질이 고체와 액체 상태일 때 나타나는 광학 반사율이 다르다는 점에 착안해 탄화규소의 고체 상분리 현상을 성공적으로 규명해낼 수 있었다.
연구에 활용된 레이저 열처리기술은 AMOLED(능동형 유기발광다이오드) 등 상용 디스플레이 생산공정에 널리 활용되고 있는 방법으로, CVD 공정과 달리 레이저로 소재 표면만 순간적으로 가열하기 때문에 열에 약한 플라스틱 기판 등에도 활용이 가능하여, 향후 플렉시블 전자 분야로 응용의 폭을 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.
이 교수는 "이번 연구 결과를 통해 레이저 기술이 그래핀과 같은 2차원 나노소재에 보다 폭넓게 응용될 수 있을 것이다”고 말했다.
최 교수는 "앞으로 다양한 고체 화합물과 레이저의 상호작용을 규명해 이들의 상분리 현상을 활용하면 새로운 나노소재 개발을 기대할 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구결과는 자연과학 및 응용과학 분야 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 최신호에 게재됐다.
□ 그림 설명
그림1. 단결정 탄화규소의 용융을 통한 상분리 현상의 원리를 밝혀내는 분자동역학 시뮬레이션의 모식도
그림2. 레이저에 의해 순간적으로 유도된 단결정 탄화규소의 용융 및 응고 현상을 증명하는 실시간 시간 분해능 반사율 (In-situ time-resolved reflectance) 측정 스펙트럼
그림3. 레이저가 조사된 탄화규소 표면의 전체적인 전자현미경 사진(a) 및 이로 의한 탄소와 실리콘으로의 상분리 현상을 촬영한 고해상도 전자현미경 사진(b)
2016.12.05 조회수 12106 -
KAIST 출신 서명은 박사, 사이언스지 논문 게재
- 미국 미네소타 주립대서 손쉽게 다공성 고분자 물질 만드는 방법 개발 -
우리 학교 화학과 졸업생(지도교수: 김상율)으로 미국 미네소타 주립대에서 박사 후 연구원으로 재직 중인 서명은 박사가 작은 세공이 그물처럼 연결돼 있는 다공성 고분자 물질을 손쉽게 만드는 방법을 개발해 세계적 학술지 ‘사이언스(Science)’ 6월 15일자 온라인판에 실렸다.
이 연구결과는 물속의 미세한 불순물을 선택적으로 제거하는 나노 여과막에 적용하면 정수처리, 하수처리, 해수 담수화 등에 폭넓게 활용될 것으로 전망된다.
서 박사 연구팀은 서로 섞이지 않는 두 고분자로 구성된 블록 공중합체가 미세 상분리를 통해 나노 구조를 형성하는 현상을 이용했다.
그러나 기존 연구와는 달리 블록 공중합체가 합성되는 중에 미세 상분리를 유도해 나노 구조를 형성하는 동시에, 가교 반응을 통해 구조를 굳혀 두 고분자가 서로 섞이지 않으면서도 각각의 고분자는 연속상을 이루는 매우 안정한 나노 구조체를 제조했다.
이렇게 얻어진 나노 구조체 중 한 종류의 고분자를 선택적으로 제거해 열적・기계적으로 높은 안정성을 갖는 다공성 고분자 물질을 얻는 데 성공했다.
서명은 박사는 “이번 연구결과는 블록 공중합체를 구성하는 고분자의 길이를 조절함으로써 세공의 크기를 쉽게 조절할 수 있고, 세공의 크기 분포가 균일하며, 세공의 구조가 물질 전달에 매우 효과적인 그물상 구조인 것이 큰 특징”이라고 말했다.
서 박사는 또 “나노 구조체를 형성하는 과정에서 용매를 사용하지 않고 사용하는 단량체를 거의 전량 소모하기 때문에 별도의 후처리가 필요 없고, 가교 반응이 구조 형성 과정에서 동시에 진행되므로 별도로 가교 반응을 수행할 필요가 없다”고 강조했다.
특히, 이번에 개발한 세공은 3차원적 그물상 구조를 갖고 있다.
따라서 세공의 방향에 따라 물질이동이 어려운 1차원적 원통형 세공에 비해 세공의 방향에 상관없이 물질이 이동할 수 있고, 일부가 막히더라도 돌아서 이동할 수 있는 특성상 물질 전달에 더욱 효과적이다.
다공성 고분자 물질은 기존에 잘 알려진 제올라이트나 메조포러스 실리카 등의 다공성 무기 물질과 같이 표면적이 넓고 일정한 크기의 세공을 지녀 물질의 정제 및 분리 또는 반응에 사용될 수 있는 장점을 갖고 있다.
아울러 비약적으로 발달한 고분자 합성 및 공정 기술을 바탕으로 응용 분야에 알맞은 화학적 구조와 물성을 갖는 고분자 골격 및 표면을 구현할 수 있고 나아가 원하는 형태로 물질을 가공할 수 있을 것으로 기대돼 학술적∙산업적으로 매우 높은 가치가 있는 것으로 평가받고 있다.
한편, 서 박사는 98년 KAIST 화학과에 입학해 석사, 박사학위를 모두 KAIST에서 받은 토종 국내파 박사로, 2008년에 졸업해 미네소타 주립대 화학과 마크 힐미어(Marc A. Hillmyer) 교수 연구팀에서 박사 후 연구원으로 일해 왔다.
2012.06.26 조회수 10853