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전일 교수 <높은 수율의 고전도성 투명 이중벽 탄소나노튜브 전극 신규 합성법 개발>

나노과학기술원 전일 교수 연구팀이 부유식 촉매를 이용한 화학기상증착법(Floating catalyst chemical vapor deposition; FCCVD)으로 고품질의 투명 전극용 이중벽 탄소나노튜브를 높은 수율로 합성했다. 기존의 FCCVD 방법으로 합성되는 투명전극용 탄소나노튜브는 성장법의 한계로 수율과 전기특성의 2가지 이점을 동시에 잡는 것이 어려운 문제를 가지고 있었다. 이러한 한계점을 극복하기 위하여, 연구팀은 합성에 사용되는 촉매입자를 조정하여 길이가 길면서 Bundle이 낮은 탄소나노튜브를 높은 수율로 합성해 내었다. 이번에 개발된 방법으로 합성된 나노튜브는 90%의 투과도에서 130Ω sq -1의 낮은 시트 저항을 가지면서 수율은 0.01 m2 h−1 slm−1 에 달하는 것이 확인되었으며 이는 현재까지 보고된 탄소나노튜브 투명 전극의 전기특성과 비슷하면서도 수율은 10배이상 증가된 결과이다. 현재 투명전극으로 이용중인 인듐계열 전극은 희토류인 인듐을 사용해 비싸면서 유연성이 떨어지나 탄소나노튜브는 탄소로만 이루어져 있어서 재료의 수급에 어려움이 없으면서 유연성을 지녀 차세대 투명전극으로 각광받고 있다. 따라서 이번 연구는 상용화를 위한 양적 문제를 해결하면서 전기적 특성을 향상시킨데 있어서 큰 의의를 두고 있다. 본 연구는 핀란드 Aalto 대학교와의 국제공동연구 결과물 이다.
- 작성일 2021-11-01
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성균나노과학기술원 유원종 교수 연구팀, 세계 최고 수준의 그래핀 적외선 투과도 달성

성균나노과학기술원 유원종 교수 연구팀, 세계 최고 수준의 그래핀 적외선 투과도 달성 - 투명 및 유연 전자소자, 5G를 넘는 차세대통신 기술을 실현하기 위한 핵심동력 될 것으로 기대 - 최우수 국제학술지 Nature Electronics 10월 22일 표지 논문으로 게재 - 미국 컬럼비아대학과 첨단소재 분야 공동연구 결과 성균관대학교(총장 신동렬) 성균나노과학기술원 유원종 교수 연구팀(제1저자 최민섭 박사후연구원)이 미국 컬럼비아대학(교신저자 James Hone 교수 및 James Teherani 교수)과 공동으로 그래핀의 전기전도성 및 투과도를 극단적으로 향상시킬 수 있는 도핑 기술을 개발해 세계 최고 성능의 적외선 투과도(99% 이상)를 갖는 투명 전극 소재를 개발했다. 갤럭시 Z폴드나 플립과 같이 다양한 유연소자와 스마트윈도우, 입는 전자소자와 같은 투명 전극의 활용성이 최근 갈수록 확대되고 있다. 하지만 이러한 투명 전극을 대표하는 ITO의 경우 적외선 영역에서 투과도가 현저히 떨어지는 문제가 있어, ITO를 대체할 물질로 2차원 소재인 그래핀이 각광을 받지만 전기전도성과 투과도를 획기적으로 높일 기술이 필요한 실정이다. 이에 연구팀은 간단한 상온 UV 오존 처리를 통해 2차원 소재를 산화시켜, 이 얇은 산화막으로 그래핀의 전기전도도를 향상시키고 적외선 영역에서의 투과도를 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발하였다. 연구팀이 개발한 기술을 활용했을 때 공정 처리 전에는 투과도가 97.2%이던 그래핀이 처리 후에는 99.2% 이상으로 나타나, 적외선 영역에서의 투과도를 향상시키는 것을 확인했다. 적외선 뿐 아니라 가시광 영역에서도 아주 투명하기 때문에 향후 스마트 윈도우, 투명 전극 등과 같이 미래 전자 소자 분야에 기여할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 이렇게 처리된 그래핀은 –260도의 극저온에서도 안정적으로 높은 전도성을 나타내었으며, 텔레커뮤니케이션 파장대에서 매우 높은 투과도와 낮은 광손실 특성을 나타내어 향후 차세대 전자통신 기술 및 포토닉스 분야에서도 응용 가능할 것으로 보인다. 연구의 1저자인 최민섭 박사는 “본 연구에서 개발한 그래핀의 전도성 및 투과도 향상 기술이 상용화된다면 투명 및 유연 전자소자, 5G를 넘는 차세대 전자통신 기술을 실현하기 위한 핵심동력 될 것으로 기대한다”고 말했다. 본 연구 성과는 한국연구재단의 글로벌연구실과 리서치펠로우(2016K1A1A2912707, 2018R1A6A3A11045864) 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 전자공학 분야 국제학술지 Nature Electronics(IF: 33.686, JCR<1%)에 10월 22일(금) 표지 논문으로 채택되어 온라인 게재되었다.
- 작성일 2021-10-29
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임용택교수 연구팀, 면역억제인자 제어로 항암치료 효능향상 나노플랫폼 개발

임용택교수 연구팀, 면역억제인자 제어로 항암치료 효능향상 나노플랫폼 개발 항암치료에 의해 림프절과 종양조직내 면역억제 인자가 발현됨을 확인하고, 이를 나노플랫폼(AIMS)을 통해 제어함으로써 항암면역치료의 효능을 향상시킬 수 있음을 확인 성균나노과학기술원 임용택 교수 · 진승모/이상남 연구원 나노과학기술원 임용택 교수 연구팀이 종양미세환경 (Tumor microenvironment, TME)내 면역억제인자를 제어할 수 있는 나노플랫폼 (AIMS ; Assemblable Immune Modulating Suspension)을 개발하고, 이를 이용하여 기존 항암치료후에 발생하는 내성을 극복할 수 있는 효능을 동물실험을 통해 확인하였다고 밝혔다. 이번 연구에서 연구팀은 Chemoimmunotherapy와 같은 항암치료에 의해 림프절과 종양조직내에서 발현이 증가하는 대표적인 면역억제인자인 IDO (Indoleamine-2,3-Dioxygenase)에 의해 그 치료 효능이 저해되고, 내성이 발생한다는 사실에 주목하였다. 이러한 한계점을 극복하기 위하여, 연구팀은 기존 항암백신 성분(항원과 면역증강제)에 면역억제 인자 조절제를 포함하는 AIMS를 최초로 개발하였다. 이번에 개발된 나노플랫폼을 주입할 경우, 암세포를 살상하는 역할을 하는 항원 특이적 T 세포의 분화 및 증식이 증가할 뿐만 아니라, T 세포의 기능을 저해하는 역할을 하는 면역억제세포 (MDSC, Treg) 및 면역억제기능 사이토카인 (TGF-beta, IL-10)들이 감소함을 동물실험을 통해 확인하였다. 나노플랫폼인 AIMS는 로딩된 다양한 약물(항암제, 면역증강제, 면역억제인자 조절제)들의 방출거동 (sustained release)를 조절하고, 주입부위에 오래 머무르게 해줌으로써 전신독성을 낮췄다는 장점을 가지고 있다. 또한, 나노플랫폼 내 함유하고 있는 항암제, 면역증강제, 그리고 면역억제인자 조절제를 치료 시기와 목적에 맞게 종류와 양을 쉽게 조절할 수 있으며, 동결건조된 형태 (Lyophilized form)로도 저장이 용이하여, 향후 환자 맞춤형 항암면역치료 플랫폼으로의 발전을기대하고 있다. 특히, 이번 연구결과가 제1저자인 진승모/이상남 학생이 석사과정 동안 진행하여, 다학문적 과학 (Multidisciplinary science) 분야 세계적 권위의 학술지인 ‘Advanced Science’에 2021년 08월 07일자 온라인 게재되는 성과를 달성한 점이 주목된다. 제1저자로 참여한 진승모/이상남 학생은 2020년도에도 세계적 권위의 화학분야 학술지인 Accounts of Chemical Research (IF=22.384)에 지도교수와 함께 항암면역치료용 소재에 관한 주제로 논문을 게재한 바 있다. 논문명: Overcoming Chemoimmunotherapy-Induced Immunosuppression by Assemblable and Depot Forming Immune Modulating Nanosuspension (Advanced Science(IF=16.806), August 7, 2021) 저자: 진승모 (제1저자, 박사과정), 이상남 (공동 제1저자, 석박사통합과정), 유연정 (공저자, 석사과정), 신홍식 (공저자, 석박사통합과정), 이창훈 (공저자, 석박사통합과정), 엄숭호 (공저자, 성균관대 교수), 임용택 (교신저자, 성균관대 교수)
- 작성일 2021-10-01
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성균나노과학기술원 김영준 교수 연구팀, 그래핀 코팅을 통해 리튬이온전지의 부피를 줄이는 고밀도 전극 설계기술 개발

성균나노과학기술원 김영준 교수 연구팀, 그래핀 코팅을 통해 리튬이온전지의 부피를 줄이는 고밀도 전극 설계기술 개발 - 전극 소재에 단순 공정을 통해 그래핀 코팅하는 기술 확보 - 전극 밀도 한계 돌파 및 향후 고에너지밀도 리튬이온전지 기술 선도 기대 성균나노과학기술원 김영준 교수(교신저자) 연구팀이 신소재공학과 박창원(제1저자, 박사과정) 등과 함께 그래핀 코팅을 통한 고밀도 전극 기술을 개발했다고 밝혔다. 기존 고용량 니켈 층상계 양극 소재의 경우 입자의 강도가 낮아 전극 밀도를 높이는데 한계가 있으며, 도전재로 사용하는 카본블랙 소재는 비효율적 분포로 인해 전극의 밀도를 높이는데 걸림돌로 작용하고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 방안으로 전자전도성이 우수한 미세 입자의 그래핀을 전극소재 표면에 균일하게 코팅하여 전자의 전달을 효과적으로 유도하고 양극 소재 입자간 마찰력을 줄여 고밀도 리튬이온전지 전극기술을 실현했다. 양극소재 표면에 그래핀을 코팅하여 도전재와 바인더의 사용량을 최소화했으며, 이를 통해 리튬이온전지 양극의 용량밀도 한계로 여겨지던 700mAh/cc를 25% 이상 극복한 880mAh/cc의 고에너지 전극기술을 확보하게 되었다. 연구팀은 기존의 전자전도성이 떨어지는 산화그래핀 코팅 기술과는 차별화된 전자전도성이 우수한 그래핀 코팅을 자체 발굴한 계면활성제를 통해 구현하였으며, 양산이 가능한 단순화된 공정으로 만들었다고 발표했다. 김영준 교수는 “본 연구는 기존 전극의 formulation에 새로운 방향을 제시한 것으로, 향후 고에너지밀도 리튬이온전지의 전극 구성과 차세대 이차전지 소재, 전극 기술에 혁신을 기대할 수 있다”고 말했다. 본 연구결과는 세계적 권위지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF=12.121)에 4.9(금) 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Graphene collage on Ni-rich layered oxide cathodes for advanced lithium-ion batteries
- 작성일 2021-05-20
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페로브스카이트 광전소자 상용화를 향한 마지막 퍼즐 해결 단서 규명

성균나노과학기술원 (SAINT) 및 나노공학과 이진욱 교수 연구팀은 페로브스카이트 광전소자 상용화를 향한 중요 연구 결과를 발표하였다. 관련 연구 논문 4편이 재료분야 국제저널랭킹 상위 2% 이내 저널인 Joule (영향력지수=29.155)지를 포함하여 Nature Communications, Advanced Functional Materials, Journal of the American Chemical Society 지에 차례로 게재되었다. 금속 할라이드 페로브스카이트 재료에 기반한 광전소자가 기존 상용화된 소자에 비견하는 성능을 보이며 최근 국내외 연구기관 및 기업에서 상용화를 위한 투자를 시작하고 있다. 특히 페로브스카이트 태양전지는 광전변환효율이 25%를 넘어서면서 기존에 상용화된 실리콘 태양전지의 광전변환효율 (약 26%)에 근접하였으며, 제작단가가 훨씬 저렴할 것으로 기대되어 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 페로브스카이트 광전소자 상용화를 향한 마지막 퍼즐은 소자 수명 개선을 위한 결함 생성 억제 및 치료 이슈이다. 저온 용액공정을 통해 제작되는 페로브스카이트 결정 박막 내에는 전하를 띈 이온성 결함이 높은 농도로 존재하는데, 이러한 결함은 결정 내 전하수송능력을 저하시켜 광전소자의 성능을 감소시킬 뿐만 아니라 전기장에 의해 쉽게 이동하여 소자의 수명에 치명적이다. 이진욱 교수 연구팀은 고체 에피택시얼 결정성장법을 이용하여 페로브스카이트 박막 내 결함농도를 획기적으로 줄이는 방법을 개발하였으며 (Nat. Commun., 2020, 11, 5514), 성장된 박막내에 결함을 부작용 없이 효과적으로 치료하는 방법을 개발하였다 (Joule, 2020, 4, 2426; Adv. Funct. Mater., 2020, 2007520; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 20071). 해당 기술이 적용된 태양전지와 LED는 기존 소자에 비해 월등히 개선된 성능과 수명을 보였다. 이진욱 교수 연구팀이 개발한 기술은 페로브스카이트 광전소자의 안정성 문제를 해결하기 위한 중요한 과학적 단서를 제공하였을 뿐만 아니라 추후 페로브스카이트 광전소자 상용화를 위한 주요 원천기술이 될 것으로 예상되고 있다. ※ 관련 논문 1) Shallow iodine defects accelerate the degradation of α-phase formamidinium perovskite, Joule, 2020, 4, 2426. (교신저자-이진욱 교수) 2) Solid-phase hetero epitaxial growth of α-phase formamidinium perovskite, Nature Communications, 2020, 11, 5514. (제 1저자 및 교신 -이진욱 교수) 3) Stable and efficient methylammonium, cesium, and bromide-free perovskite solar cells by in-situ interlayer formation, Advanced Functional Materials, 2020, 2007520. (교신저자-이진욱 교수) 4) Molecular interaction regulates performance and longevity of defect passivation for metal halide perovskite solar cells, Journal of the American Chemical Society, 2020, 142, 20071. (교신저자-이진욱 교수)
- 작성일 2020-12-18
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나노과학기술학과 이진욱 교수 포스코사이언스펠로 선정

우리대학 나노과학기술학과 이진욱 교수, 생명과학과 정재훈 교수, 의학과 고아라 교수 및 화학과 신광민 교수가 2020년 9월 10일 포스코청암재단에서 선정하는 제12기 ‘포스코사이언스펠로’로 선발되었다. 포스코사이언스펠로십은 국내에서 기초과학과 응용과학을 연구하는 과학자들이 세계적인 과학자로 성장할수 있도록 포스코청암재단에서 지원하는 사업으로, 포스코사이언스펠로로 선정된 신진교수는 2년간 총 1억을 지원받게 된다. 이번 포스코사이언스펠로우 선정사업은 신진교수 166명이 지원하여 8:1이 넘는 경쟁율을 보였으나, 우리대학에서는 이를 뚫고 에너지소재 분야에서 이진욱 교수, 생명과학분야에서 정재훈·고아라 교수, 화학분야에서 신광민 교수 총 4명의 교수들이 선정되었다. 올해의 포스코사이언스펠로로 선정된 우리대학 교수들은 각각 고효율 장수명 페로브스카이트 태양전지 개발(이진욱 교수), 식물 유전자 발현을 조절하는 물리 화학적 분자기전 연구(정재훈 교수), 장내미생물의 약물에의 적응을 기반으로 한 정밀의학 플랫폼 구축(고아라 교수) 및 카이랄 니켈-하이드라이드 기반 다중촉매 시스템 개발 및 이를 이용한 헤테로고리 화합물의 비대칭 알킬화 반응 개발 연구(신광민 교수)을 연구주제로 하여 연구를 진행할 예정이다.
- 작성일 2020-10-05
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성균나노과학기술원 및 ㈜아임뉴런 바이오사이언스 상호협력 MOU 협정 체결

성균나노과학기술원 및 ㈜아임뉴런 바이오사이언스 상호협력 MOU 협정 체결 성균관대학교 성균나노과학기술원(부원장: 이성주)은 ㈜아임뉴런 바이오사이언스(대표이사: 김한주)와 미래유망 분야 신약개발을 위한 산학 공동연구개발, 시설투자 및 기술·인적 자원 교류, 인재양성에 대한 상호협력 MOU 체결식을 개최하였다. 지난 7월 24일(금) 성균관대학교 자연과학캠퍼스 제2연구동 83226호실에서 열린 이날 행사에서는 ㈜아임뉴런 바이오사이언스 김한주 대표, 성균나노과학기술원 이성주 부원장과 김용호 교수 등 SAINT 교수진, 아임뉴런 바이오사이언스 임직원들이 참석한 가운데 상호협력 협정서를 교환하였다. 이번 협약으로 성균나노과학기술원은 ㈜아임뉴런 바이오사이언스와 신약개발 공동연구, 기술·인적 자원 교류, 인재양성 및 정보공유 등을 향후 지속적으로 진행하기로 하였다.
- 작성일 2020-07-27
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이진욱 교수, 페로브스카이트 태양전지 및 LED 안정성 문제 해결 기술 개발

성균나노과학기술원 (SAINT) 및 나노공학과 이진욱 교수 연구팀은 페로브스카이트 태양전지 및 형광다이오드 (이하 LED) 소자의 효율과 안정성을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심 기술 개발에 성공하였다. 관련 연구 논문 3편이 재료분야 국제저널랭킹 상위 2% 이내 저널인 Advanced Materials (영향력지수=25. 809)지에 게재되었다. 페로브스카이트 물질에 기반한 태양전지 및 LED 소자는 최근 소자효율이 상용화된 실리콘 태양전지 및 OLED에 근접하여 차세대 광전소자로 각광받고 있다. 하지만 높은 효율에 비해 소자의 구동안정성이 상용화된 제품에 비해 크게 떨어는 문제점이 있었다. 저온에서 생성되는 페로브스카이트 박막내에는 전하를 띈 이온성 결함이 높은 농도로 존재하는데, 태양전지 및 LED 소자가 작동하는 환경에서 높은 농도의 이온성 결함이 소자 내 전기장에 의해 쉽게 이동하여 페로브스카이트 및 전하수송 층을 파괴하는 문제점이 존재하였다. 이진욱 교수 연구팀은 페로브스카이트 박막 내에서 이러한 이온성 결함의 이동경로를 차단하여 태양전지 및 LED 소자의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심 기술을 개발하였다. 연구팀이 개발한 기술을 이용하여 태양전지의 경우 수명이 기존 222시간에서 2011시간으로 약 9배 이상 (Advanced Materials, 2020, 1906995), LED의 경우 그 수명이 기존 약 12분에서 200시간이상으로 1000배 (Advanced Materials, 2020, 32, 1905674) 이상 개선할 수 있었다. 이진욱 교수 연구팀이 개발한 기술은 페로브스카이트 광전소자의 안정성 문제를 해결하기 위한 중요한 과학적 단서를 제공하였을 뿐만 아니라 추후 페로브스카이트 태양전지 및 LED 소자 상용화를 위한 주요 원천기술이 될 것으로 예상되고 있다. 또한 연구팀은 앞서 태양전지의 열역학적 이론 효율 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술로 각광받는 양자점 태양전지의 효율 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발하여 발표한 바 있다 (Advanced Materials, 2019, 31, 1900111).
- 작성일 2020-02-20
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암 조직 주변에서 면역기능 제어용 생체 이식형 스캐폴드 : Dr-AIMS

나노과학기술학과 임용택 교수팀은 종양미세환경 (Tumor microenvironment)에 존재하는 다양한 면역억제인자(immunosuppressive factors)들을 제어함으로써, 항암치료 효능을 향상 시킬 수 있는 생체이식형 스캐폴드 (Dr-AIMS라 명명)를 개발하였다. 이번 연구결과는 임용택 교수팀에서 올해 3월에 세계적 권위의 학술지 ‘ Advanced Materials’에 게재된 연구결과 (논문제목: Implantable Synthetic Immune Niche for Spatiotemporal Modulation of Tumor-derived Immunosuppression and Systemic Antitumor Immunity: Postoperative Immunotherapy)를 한층 더 발전시킨 것으로, 인체 내 이식이 가능한 히알루론산 기반 생체유래 고분자를 이용하여, 분해도를 용도에 맞게 조율할 수 있도록 설계되었다. 이러한 Dr-AIMS는 암 조직 주위에서 암의 재발(recurrence)이나 전이(metastasis)와 관련된 MDSC (Myeloid-derived suppressor cells)나 TAM (Tumor-associated macrophages)의 기능을 억제할 수 있는 약물과 치료용 면역세포인 DC나 T세포의 활성을 제어하는 Immune checkpoint의 작용을 저해할 수 있는 항체를 로딩한 후에 생체에 이식될 수 있다 (그림). Dr-AIMS 는 일반적으로 주사기에 의해 혈관으로 주입된 다양한 항암제와 면역치료제에 의한 부작용 및 치료효과 저하 문제를 해결할 수 있다는 장점이 있으며, 암 환자의 암 조직에 대한 분석을 바탕으로 맞춤형 치료약물이 로딩된 약물전달 시스템으로 제조될 수 있다는 확장성을 갖고 있다. 이번 연구결과는 세계적 권위의 학술지 ‘ Advanced Functional Materials’에 2018년 10월 9일자 온라인 게재되었다. * 논문제목: Degradation-regulatable Architectured Implantable Macroporous Scaffold for the Spatiotemporal Modulation of Immunosuppressive Microenvironment and Enhanced Combination Cancer Immunotherapy * 참여연구진: 임용택(교신저자, 성균관대 교수), Ren Long (제1저자, 성균관대 박사과정)
- 작성일 2018-11-19
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금속의 재탄생...원자 재배열 기술로 그래핀도 다시 태어난다

전문 확인: https://news.joins.com/article/23050949 물질의 기본 단위가 원자라면, 제조 산업의 기본 단위는 ‘소재’다. 다양한 물질의 특성을 살려 응용하는 신소재 개발에 과학계ㆍ산업계가 역량을 집중하고 있는 이유다. 지난 2010년 노벨물리학상 역시 소재 연구를 통해 꿈의 물질로 불리는 그래핀을 만들어낸 안드레 가임ㆍ콘스탄틴 노보셀로프 영국 맨체스터대 교수에게 돌아갔다. 그래핀이 반도체의 주 소재인 실리콘에 비해서도 100배 이상 전자 이동성이 빨라 응용 가능성이 무궁무진하기 때문이다. 원자 한 방향으로 정렬된 ‘단결정’ 38원 일반 구리, 18만원 신소재로 신소재 사업은 제조 산업의 기본 단위다. 그래핀은 탄소 원자가 한층으로 연결된 얇은 구조의 신소재로 전자가 이동하는 속도가 실리콘에 비해 100배 이상 빠른 특성을 지닌다. [중앙포토] 그런데 그래핀과 같은 금속도 그 성능을 더욱 향상시키는 방법이 있다. 바로 소재의 원자 배열을 한 방향으로 정렬해, '단결정' 금속으로 만드는 것이다. 국내 연구진이 이런 기술 개발에 성공했다. 과학기술정보통신부(과기정통부)는 18일, 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소 재료 연구단 로드니 루오프 단장 연구팀이 기존 상용화돼 있는 금속 포일에서 고부가가치의 단결정 금속 포일을 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 신형준 울산과기원 교수ㆍ유원종 성균관대 교수가 공동으로 참여한 이 연구는 19일 국제과학전문지 사이언스에 게재됐다. [출처: 중앙일보] 금속의 재탄생...원자 재배열 기술로 그래핀도 다시 태어난다
- 작성일 2018-10-22
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