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다중-엑시톤 생성과 상향변환 현상을 통한 고효율 발광소재 개발_화학과 명창우 교수

다중-엑시톤 생성과 상향변환 현상을 통한 고효율 발광소재 개발 자연과학대학 화학과 명창우 교수 연구팀이 동국대 아타누 자나 교수팀, 유니스트 김광수 교수팀과의 공동연구를 통해 매우 안정적인 0차원 유무기 하이브리드 무독성 녹색 발광 물질합성에 성공했다. 이번 연구 결과는 재료 기술 분야 국제 저명 학술지 ‘Materials Chemistry Frontiers’(IF: 6.059)에 8월 31일 온라인판으로 게재됐다. (논문 제목: Upconversion and multiexciton generation in organic Mn(ii) complex boost the quantum yield to >100%) 다중 엑시톤 생성(multi-exciton generation)과 상향변환 (upconversion) 현상을 모두 나타내는 물질은 미래의 고효율, 저비용, 친환경 형광재료 및 광전자 재료로서 주목받고 있다. 하지만 위 두 가지 성질을 모두 지닌 단결정 물질은 흔하지 않아 단결정 물질 내 저에너지 광자에 의한 다중 엑시톤의 생성 원리를 이해하고, 이러한 성질을 지니는 새로운 물질을 합성하는 것은 미래 발광재료 개발에 있어 매우 중요한 과제다. 이에 공동 연구팀은 다중-엑시톤 생성과 상향변환 현상을 모두 적용한 고효율 발광소재인 ‘[Me3NPh]2MnBr4’를 개발했다. ‘[Me3NPh]2MnBr4’은 유무기 하이브리드 단결정 중에서 가장 높은 최대 189%의 광발광(PL) 양자 수율(QY)을 보이며, 고효율 발광 소재로서 그 효과를 증명했다. 연구팀은 ‘[Me3NPh]2MnBr4’가 고효율 특성을 갖는 무연 0차원 하이브리드 재료 설계 및 합성에 활용돼 태양전지, LED 및 기타 광전자 장치의 성능을 향상시키는 길을 열 것으로 기대하고 있다. 명창우 교수는 “적은 에너지를 통해 최대한 많은 발광효율을 얻는 것은 차세대 발광소재가 지향하는 핵심 목표들 중의 하나로서 이러한 성질은 다중 엑시톤 생성과 상향변환 현상으로 관측될 수 있지만 이에 대한 이론적 이해는 아직도 많이 부족한 수준”이라며, “앞으로도 더 많은 실험과 함께 양자현상을 정확하게 기술하는 이론 및 컴퓨터 시뮬레이션을 활용한다면 머지않아 곧 또 다른 차세대 고효율 광원 물질을 개발할 수 있을 것으로 생각한다”고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단 신진연구, KISTI, 스위스 슈퍼컴퓨팅 센터(CSCS)의 지원으로 수행됐으며, 아래 링크를 통해서 확인할 수 있다 □ 논문 링크: https://doi.org/10.1039/D2QM00447J
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- 작성자화학과
- 작성일22.09.20
- 조회수843
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박상정 대학원생, 학회 최우수포스터 발표상 수상
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- 작성자화학과
- 작성일22.09.05
- 조회수639
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AI를 통한 양극재의 용량/전압 손실방지 효과 규명 _ 화학과 명창우 교수팀

AI를 통한 양극재의 용량/전압 손실방지 효과 규명 명창우 교수 연구팀, ‘Advanced Energy Materials’논문 게재 ※ 사진설명 : (왼쪽) LiRuO계열 양극재 (가운데) LiRuNiO계열 양극재 (오른쪽) Al이 도핑된 LiRuNiO계열 양극재 자연과학대학 화학과 명창우 교수 연구팀이 희소 가우시안 프로세스 회귀 (Sparse Gaussian Process Regression; SGPR) 머신러닝 포텐셜을 활용해 Ru 기반 4d 양극재 물질의 화학적 안정성 원리를 제1원리 수준에서 정확히 규명했다. 이번 연구 결과는 에너지 기술 분야 국제 저명 학술지 ‘Advanced Energy Materials’(IF: 29.368)에 6월 25일자 온라인판에 게재됐다. (논문 제목: Al-Doping Driven Suppression of Capacity and Voltage Fadings in 4d-Element Containing Li-Ion-Battery Cathode Materials: Machine Learning and Density Functional Theory) 현재 많은 곳에서 사용되고 있는 리튬 배터리는 반복적인 충·방전 사이클로 인해 큰 용량/전압 손실을 겪는다. 최근 이 문제를 극복하는 방법으로 4d (Ru), 5d (Ir) 금속을 양극재에 추가하는 시도가 성공적으로 보고되고 있다. 이에 명창우 교수 연구팀은 머신러닝과 양자역학 시뮬레이션을 활용해 Al 도핑이 4d 기반 양극재 물질의 용량/전압 손실을 막는 데에 큰 도움을 줄 수 있다는 것을 구체적으로 증명했다. 또, 향후 실험적 규명을 돕기 위해 X-ray absorption near-edge-structure (XANES) spectra 또한 이론적으로 계산해 제시했다. 명창우 교수는 “이번 연구는 본 연구진이 개발한 SGPR 머신러닝 방법론을 리튬 배터리 양극재와 같은 복잡한 에너지 재료에 적용한 첫 사례”라며, “이번 연구를 바탕으로 향후 본 연구진이 개발한 SGPR기반 AI 알고리즘들이 에너지 물질의 다양한 현상들에 널리 적용되기를 기대한다”고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단 신진연구, KISTI, 스위스 슈퍼컴퓨팅 센터(CSCS)의 지원으로 수행됐으며, 링크(https://doi.org/10.1002/aenm.202201497)를통해서 확인할 수 있다.
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- 작성자화학과
- 작성일22.06.29
- 조회수1032
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화학과 염을균 교수님 퇴임식 진행

화학과 염을균 교수님 퇴임식 진행 충남대학교 화학과 염을균 교수님께서 2022. 8. 31자로 퇴임 예정입니다. 염을균 교수님의 퇴임 축하 행사를 진행하였습니다. 교수님 축하드립니다!!!
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- 작성자화학과
- 작성일22.06.17
- 조회수918
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2022년 1학기 발전기금 장학생 장학증서 및 동창회장상 수여식

2022년1학기 발전기금 장학생 장학증서 및 동창회장상 수여식 2022년 1학기 충남대학교 화학과 학부 졸업생 중 자대 대학원 진학생들에 대한 발전기금장학증서 수여식 및 동장회장상 표창장 수여식을 진행하였습니다. 이번 학기 장학금 수여 학생은 권도경, 이수호, 이은정, 정승연, 조한준 학생이며, 이은정 학생에게 동창회장상을 표창하였습니다. 이들 학생들은 소재화학연구소 예비대학원프로그램 신청 학생들로서 학부시절부터 연구 실험실에서 연구활동에 활발하게 참여하여 소재화학연구소 예비대학원 프로그램 장학금도 함께 수여하였습니다. 축하드립니다.
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- 작성자화학과
- 작성일22.06.17
- 조회수1045
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2022 소재화학연구소 국내심포지움 개최
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- 작성자화학과
- 작성일22.06.09
- 조회수567
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지문의 키랄성 세계 최초 증명, ACS Nano 게재_이재범 교수 연수실

지문의 키랄성 세계 최초 증명, ACS Nano 게재 충남대 화학과 이재범 교수(제1저자:정기재 박사, 곽주용 응용화학공학과 BK21 나노융합소재공학전공 박사과정/ 주요공동저자:김영미, 왕채봉, 참밴딴)연구팀이 지문이 가지고 있는 돋특한 3차원 지문패턴이 카이랄성을 가지고 있음을 세계 최초로 증명했다. 이번 연구 결과는 나노과학기술분야 국제 저명 학술지 ‘ACS NANO’ (IF: 15.881)에 4월 12일 온라인판에 게재됐다. (논문제목: Chirality of fingerprint: Pattern- and curvature- induced chiroptical properties of the surface) ) 이재범 교수 연구팀은 지문이 가지는 독특한 패턴과 곡률의 조합은 대칭성을 파괴하여 키랄성을 나타낼 수 있다는 것을 광학적 실험과 이론으로 증명하였다. 일정한 나노 단위의 패턴을 가진 격자를 PDMS에 전사 시킨 후, Au를 얇게 도포하여 빛과의 상호작용을 통해 표면 플라즈몬 공명 현상을 유도하였다. 그리고 특정 각도로 곡률을 가하여 패턴과 곡률이 형성하는 스큐(skew) 각도를 조작함으로써 광학 키랄성이 조절됨을 원편광 이색성 분광기를 통해 확인하였다. (왼쪽부터) 충남대 화학과 이재범 교수, 곽주용 학생, 정기재 박사 / 지문의 키랄성을 나타내는 지문의 스큐각도, 시뮬레이션 및 원편광 이색성. 이러한 현상은 지문에서도 확인할 수 있는데, 이재범 교수 연구팀은 지문이 가지는 독특한 패턴과 곡률의 스큐각도는 키랄성을 가지며 이는 사람마다 다르게 분포한다는 것을 원편광이색성과 시뮬레이션을 통해 최초 증명하는데 성공했다. 이재범 교수는 “이번 연구는 기존 2차원 지문패턴을 인식하는 보안장치를 뛰어넘는 새로운 형태의 3차원 지문인식 보안장치를 개발할 수 있는 물리적 학문토대를 마련했다는데 큰 의의가 있다. 향후 이 연구를 이용하여 AI 이미징 패턴 분석 기술과 협업하여 3차원 지문인식 장치를 개발하여 더욱 뛰어난 보안기술을 개발하고자 한다.”고 했다.
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- 작성자화학과
- 작성일22.04.21
- 조회수647
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자연을 모방한 자성금속입자의 정교한 정렬로 만든 색체의 향연_이재범교수님 연구실

자연을 모방한 자성금속입자의 정교한 정렬로 만든 색체의 향연 자연과학대학 화학과 이재범 교수 연구팀은 같은 과내 소재화학연구소 소속 찬밴딴 박사와 김정효 박사 (공동 제1저자)와 함께 나노 크기의 정교한 구조체를 연성 재질에 코팅하여 빛과의 상호작용에서 발생하는 구조적 또는 물리적 현상을 이용하여 가시광선 영역대의 모든 색상을 구현한 결과를 발표하였다. 이는 정확히 구조색 (structural coloration)이라고 하며, 유/무기 염료를 이용한 색의 구현과 달리 100nm급 나노입자를 매우 정교하게 연속적으로 쌓아 빛의 산란과 흡광을 조절하여 다양한 색상을 만들어 내는 기술이다. 이때 사용한 나노입자는 자성/금속 복합체를 사용하여 자성체의 자기장 성질을 이용하여 외부자기장으로 나노구조체를 정교하지만 간단히 쌓아 올릴 수 있었다. 이재범 교수는 “이 2D 필름형태의 구조체는 빛의 광대역 및 협대역 흡수체 (안테나)로 사용하거나 다양한 유형의 매우 민감하고 신뢰할 수 있는 비색 센서를 제작할 수 있다. 또한, 구조색 패턴을 외부 자기장과 스프레잉 (spraying) / 롤투롤 (roll-to-roll) 공정으로 달성할 수 있어, 디스플레이, 유연소자용 액티브 코팅, 스마트 기록 장치에 이용 가능하며 이에 대한 활용결과를 제시하였다.”고 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구과제/ 해외포닥과제의 지원으로 수행됐고, 나노과학기술분야의 세계적 학술지인 “Small” (IF: 13.281)에 온라인 게재되었다. (논문제목: Rapid Assembly of Magnetoplasmonic Photonic Arrays for Brilliant, Non-Iridescent, and Stimuli-Responsive Structural Colors, https://doi.org/10.1002/smll.202200317)
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- 작성자화학과
- 작성일22.03.29
- 조회수582
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금속자성 나노선을 이용한 카이럴 카모플라주 필름 개발

금속자성 나노선을 이용한 카이럴 카모플라주 필름 개발 금속자성 코어-쉘 나노선 단일공정 세계최초 합성 개발된 나노선을 이용한 비선형 나선구조체 카모플라주 필름 개발 초정밀 센싱/이미징 활용 제시 충남대학교 자연과학대학 화학과 이재범 교수 (제1저자: 원유광 (박사2년차), 황다정 (응용화학공학과 석사졸); 주요공동저자: 박세정(응용화학공학과 석사2년), 원미지 (화학과 박사1년), 강소현 (화학과 석사2년) 연구팀이 세계최초로 비등방성 금속자성 나노입자 단일공정 합성법 (one-pot synthesis) 과 이의 카이럴 센싱 및 카모플라주 필름 개발에 성공했다. 이재범 교수는 “본 연구팀은 반응 온도, 시간, 환원제, 전구체 및 합성 후 처리의 효과를 최적화하여 직경 226 ± 25 nm 및 플라즈몬 코어 종횡비 25~82를 가진 매우 균일한 자성 나노선을 단일공정으로 합성을 성공했다.” 라고 밝혔다. 세계최초로 합성된 자성금속 나노선과 외부 자기장의 상호 작용을 이용하여 한 방향으로만 정밀하게 주기적으로 배열된 광결정 필름을 만들어 편광에 민감한 생생한 카모플라주 구조색 (structural coloration)을 얻었다. 또한, 이 카이럴 구조체 필름을 이용하여 단백질과 같은 분석물와 나노입자 계열 사이의 상호 작용에서 대칭 파괴 현상 (symmetry breaking) 을 이용해 나노몰 (nmol)까지 측정 가능한 새로운 형태의 카이럴 센서를 소개했다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 진행했고, 나노과학기술분야의 세계적 학술지인 “ACS Nano” (Impact factor: 15.881)에 온라인 게재되었다. (논문제목: One-Pot Synthesis of Magnetoplasmonic Au@FexOy Nanowires: Bio-inspired Bouligand Chiral Stack) https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-DUFG2UQWI7ZAIZYVJZTW
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- 작성자화학과
- 작성일22.03.22
- 조회수630

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