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효율·안정성 향상 시킨 '전기 덜 먹는 청색 OLED' 개발
기사 원문 :
https://digitalchosun.dizzo.com/site/data/html_dir/2024/09/23/2024092380233.html
https://news.unist.ac.kr/kor/20240930/
""Anisotropy-guided interface molecular engineering for stable blue electroluminescence", Chem 2025, 11, ASAP. (DOI: 10.1016/j.chempr.2024.08.019)
울산과학기술원(UNIST)은 권태혁, 최원영 화학과 교수팀과 이준엽 성균관대 교수팀이 공동으로 청색 인광(Phosphorescence) OLED의 최대 난제였던 수명 문제를 해결할 수 있는 중간층(Interlayer) 신소재를 개발했다고 23일 밝혔다.
개발된 소재는 기존 대비 OLED 구동 전압을 크게 낮췄다. 연구팀은 이 신소재 개발로 청색 인광 OLED의 전력 효율은 24%, 구동 안정성은 21% 향상됐다고 설명했다. 중간층으로서 청색 OLED뿐 아니라 무기물 기반의 차세대 발광 소자에도 적용 가능성을 보여준 것이다.
청색 인광 OLED 기술은 빛을 더 오래 효율적으로 내기 위해 삼중항(Triplet)을 활용하는 발광 메커니즘을 쓴다. 적색과 녹색 인광 OLED는 이미 상용화됐지만, 청색 인광 OLED는 구동 전압이 높고 수명이 짧아 상용화가 어려운 상황이다. 연구팀은 청색 OLED의 구동 전압을 낮추고 빛의 손실을 줄이는 새로운 중간층을 개발했다. 기존 비틀린 분자 구조는 삼중항 구속(Triplet confinement)에는 효과적이었지만 전류 흐름에 한계가 있었다. 신소재는 이를 개선해 안정성을 높였다. 전하가 어떻게 움직이는지와 물질이 가진 성질을 조절해 비등방성(Anisotropy) 배열을 만들었다. 전기 흐름을 고르게 하는 동시에 빛이 손실되지 않도록 개선했다.
권태혁 UNIST 교수는 "발광층과 독립적으로 삼중항 구속과 전하 균형을 동시에 해결하는 새로운 중간층 소재 개발 전략을 제시했다”며 "이를 바탕으로 차세대 디스플레이와 발광 소자 연구를 더욱 심화할 계획”이라고 밝혔다. 황은혜 연구원(제1저자 )은 "헤링본(Herringbone) 배열을 비틀린 분자 구조에서 구현한 것은 매우 이례적”이라며 "이는 새로운 유기반도체 소재 개발에 중요한 전환점이 될 것”이라고 강조했다.
연구 결과는 국제 학술지 셀(Cell) 자매지 켐(Chem)에 지난 19일 게재됐다. 연구는 한국연구재단(NRF), 한국에너지기술평가원(KETEP) 및 UNIST의 지원을 받아 수행됐다.
폭발 위험 없는 '해수배터리', 충방전 효율 UP
에탄올 등 유용 연료 생산
"Selective Electroreduction of CO2 to C2+ Alcohols Using Graphitic Frustrated Lewis Pair Catalyst", ACS Catal. 2024, 14, 13, 10392–10402 (DOI: 10.1021/acscatal.3c04275)
바닷물 속 이산화탄소를 이용해 해수 배터리의 효율 저하 문제를 해결하고 유용한 연료를 얻을 수 있는 새로운 촉매가 개발됐다.
한국화학연구원은 김현탁 박사팀과 권태혁·강석주·이근식 울산과학기술원(UNIST) 교수 연구팀이 해수 배터리의 침전물을 줄이면서 에탄올 등으로 전기화학 방식으로 전환할 수 있는 촉매 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
해수 배터리는 바닷물의 나트륨 이온을 전해질로 사용해 양극과 음극을 오가며 충·방전이 이뤄지는 이차전지다. 바닷물을 사용하기 때문에 자원이 풍부하고 친환경적이면서 화재·폭발 위험이 낮다. 하지만, 다른 배터리에 비해 에너지 저장 용량이 적고, 염분으로 인한 부식과 나트륨 결합을 통한 석회 침전물 등으로 충·방전 효율이 떨어지는 단점이 있다.
연구팀은 저렴한 흑연 소재에 붕소·질소 등을 동시에 첨가해 비금속 촉매를 만들어 상온·상압에서 이산화탄소의 탄소와 산소의 분해 및 결합 반응성을 높여 전환 효율이 뛰어나다는 것을 확인했다. 이를 이용해 이산화탄소를 2개 이상의 탄소가 결합한 에탄올과 프로판올 등 유용 화합물로 전환하는 데 성공했다.
이 촉매를 해수 배터리 전극에 적용한 결과, 기준 전압 대비 0.7볼트 낮은 상태에서 투입한 에너지 중 87.9%가 변환에 쓰였고, 변환된 물질 중 다탄소 알코올의 비중인 선택도는 95%에 달했다. 또한 160시간 이상 안정적으로 작동했다.
연구팀은 올해 유닛 단위 셀 제작과 운전을 시작으로 2030년까지 실증을 추진할 계획이다.
김현탁 화학연 박사는 "해수 기반 이차전지는 바닷물 속 나트륨과 이산화탄소가 결합해 의도치 않은 석회질 금속 탄산염이 생겨 안정성이 떨어지는 문제가 있었다"며 "이 촉매는 이런 문제가 보이지 않아 향후 신개념 해수 배터리 기반의 이산화탄소 전기화학 전환 시스템에 대한 효용성을 보여줬다는 데 의미가 있다"고 말했다.
이 연구결과는 화학공정 분야 국제 학술지 'ACS 촉매(지난 6월)' 표지논문으로 실렸다.
[Materials Research Society 2024]
Best Poster Award:
- 2024.04.26-
Highly Efficient and Stable Dye-sensitized Photoelectrochemical Cells via Cascade Charge Transfer
[Korean Chemical Society 2024]
BKCS Poster Award: Sung Jun Lim
- 2024.04.26-
Photoinduced redox-switchable sigma-holes: further application to photovoltachromic cells
[Korean Chemical Society 2024]
Poster of Excellence: Gwangsu Yoon
- 2024.04.26-
Molecular Design Strategy for Iridium(III)-based Photosensitizers to Enhance the Phototoxicity Index and Efficacy of Photodynamic Therapy
염료 감응형 태양전지용 청색 염료 개발
높은 효율과 안정성을 지니는 경제적인 청색 유기염료 개발
[KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2023]
Poster Award: Eunhye Hwang
- 2023.9.2-
Structural Modification of Asymmetric Electron-Blocking Materials for Stable Blue Phosphorescent Organic Light-Emitting Diodes
[KCS Organic Chemistry 2023]
Poster of Excellence: Sungtae Kim
- 2023.08.24-
Acid-Base Dual Doped Graphene for Electrochemical Urea Synthesis
US-Korea Conference 2023 UNIST Forum
Key note speaker : Tae-Hyuk Kwon
Chair : Young-Shin Jun (Washington University)
- 2023.08.04-
Photo/Sono Active Materials for Carbon-Neutral Society
The world is currently confronted with more challenges in the realms of energy, environment, food, and disease than ever before. In the light of these issues, our group has focused on investigating photo/sono active materials for energy recycling, carbon catalysts for environmental and food applications, and photodynamic therapy for treating cancer. To begin, our group has developed a dye-sensitized photo-rechargeable battery that operates wirelessly by harnessing low-intensity indoor light. This advancement holds promise for enhancing energy efficiency in buildings, contributing to a carbon-neutral society, and facilitating the widespread adoption of IoT devices. Additionally, we explore the integration of dye-sensitized solar cells with catalysts in a monolithic device to serve as a power source for hydrogen generation. Furthermore, our group has conducted research on sonocavitation and nebulization synthesis (SNS) utilizing an ultrasonic spray to synthesize frustrated type Lewis acid-base pairs (FLP) doped graphene nanopowder. SNS employs acoustic cavitation, which generates extreme conditions within collapsing bubbles (5000 K and 1000 bar). These unique conditions enable various chemical reactions that are typically inaccessible. We will demonstrate how the utilization of graphitic frustrated Lewis pairs (FLP) as catalysts enables the reduction of CO2 and N2, as well as urea production.
US-Korea Conference 2023 UNIST Forum
Chair : Tae-Hyuk Kwon
The Path to Carbon Neutrality: Electrification, Decarbonization, and CO2 Capture
[International Photodynamic Association World Congress 2023]
Student Travel Award: Chae Gyu Lee
- 2023.06.21-
Oxidative damages to chaperone proteins increase selective cytotoxicity to pancreatic cancers
[Korean Chemical Society 2023]
Best Poster Award: Chaiheon Lee, Eunhye Hwang
- 2023.04.26-
Oxidative Photocatalysis on membranes triggers noncanonical pyroptosis
Asymmetric Electron-Blocking Materials Achieving High Power Efficiency of Blue Phosphorescent Organic Light-Emitting
[Korean Chemical Society 2022]
Jang, Se Hee Academic Award: Prof. Tae-Hyuk Kwon
- 2022.10.20-
[Korean Chemical Society 2022]
Best Poster Award: Chae Gyu Lee, Chaiheon Lee
- 2022.10.20-
Effective Combination of Iridium-Based Photosensitizers in Various Cancer Cells
Photocatalytic membrane oxidation triggers pyroptotic cell death
CRIC Interview
#공대_싫어_자연대 #논문은_알고있다 #관심에서_생각의_전환까지
교수님은 교수님이 좋아하고, 잘하고, 해야만 하는 일이 연구라고 생각하세요?
“처음에는 연구를 좋아는 하지만 잘하지 못한다고 생각해서 힘들었어요. 되게 재미있었지만, 항상 파이널에서 안되다 보니 스트레스를 많이 받았습니다. 축구로 비유하자면 골대 앞까지 공을 가져가 놓고 골을 못 넣는, 헛발질만 하는 상황이 계속되었었거든요. 그 당시를 돌이켜보면 선생님이 해보라고 한 것을 그대로 해보기만 했어요. 그 아이디어대로 해서 결과가 좋지 않으면 다른 방법을 생각해보고 다른 쪽으로 응용이라도 했으면 좋았을 텐데, 너무 주어진 카테고리 안에서 한정적으로 생각했던 것 같아요.
그래도 어떻게 보면 그때 내가 방황한 덕분에 올레드를 만났다고 생각해요ㅎㅎ.”
광감각제 체내 부작용 줄이고 암세포만 공격하는 방법 찾았다
권태혁 화학과 교수팀, 생체 무해한 나노젤 이용 광감각제 독성 조절 전략 제시
정상세포서 독성 낮추고 암세포에선 강한 독성… Angewandte Chemie 게재
- 2022.09.15-
Dual-Modulated Release of a Cytotoxic Photosensitizer Using Photogenerated Reactive Oxygen Species and Glutathione
Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e20221 | DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202210623
광감각제(photosensitizer)의 체내 독성을 줄이고 치료가 필요한 암세포만 공격하는 기술을 국내 연구진이 개발했다.
울산과학기술원(UNIST, 유니스트) 화학과 권태혁 교수팀은 정상세포에서는 안전하게 항암제를 보관하고 빛이 쬐어진 암세포에만 항암제를 방출하는 ‘나노젤 광감각제 시스템’을 개발했다고 15일 밝혔다.
광역동 치료는 빛에 반응해 활성산소를 만드는 광감제로 암세포를 사멸하는 방법이다. 광감각제가 활성산소를 많이 생성하도록 중금속을 연결하는 방법을 많이 쓰지만 이때 정상세포 기능을 저해하는 부작용이 생긴다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 물제 잘 녹으면서도 생체에도 적합한 고분자 기반 나노젤로 광감각제를 감쌌다. 나노젤은 정상적인 환경에서 광감각제를 보호해 체내 독성을 줄이고 치료가 필요한 암세포에 빛을 쪼이면 활성화돼 독성을 높였다.
연구팀이 개발한 나노젤 물질은 소수성 방향족 고리와 친수성 고분자 구조로 이뤄지는데, 소수성 고리 개수가 많을수록 더 많은 광감각제를 안정적으로 담는다. 소수성은 물 분자와 쉽게 결합하지 못하는 성질, 친수성은 물 분자와 쉽게 결합하는 성질이다.
나노젤 물질은 빛을 주지 않으면 정상세포와 암세포 환경에서 24시간 동안 모양과 크기를 유지했다. 모양을 잘 유지하던 나노젤은 암세포에서 빛을 받으면 풀어지면서 광감각제를 방출한다.
제1저자인 UNIST 화학과 석‧박통합과정 이채규 연구원은 “빛을 이용해 종양 등 원하는 부위에서만 광감각제의 독성이 보이는 것은 ‘산화-환원 반응의 가역성’과 ‘나노젤의 소수성 상호작용’을 이해하고 정밀하게 조절한 결과”라고 말했다.
공동으로 연구를 주관한 연세대 김병수 교수는 “생체에 적합한 고분자를 이용해 나노젤을 만드는 과정에서 티올기(-SH)와 이황화결합(S-S)의 산화-환원 가역반응을 이용했다”며 “두 물질이 서로 가까울 때 나타나는 산화-환원 가역반응은 어두운 환경에서 나노젤이 모양을 유지하는 데에 큰 도움을 준다”고 설명했다.
권 교수는 “광감각제를 담은 나노젤의 분해를 빛과 암세포 내 환경을 이용해 시공간적(spatiotemporal)으로 제어했다”며 “광감각제가 암만 골라 공격하도록 선택성을 높임으로써 암 환자의 치료 부작용을 줄이는 중요한 분자공학적 전략이 될 것”이라고 했다.
이번 연구결과를 담은 논문 ‘Dual-Modulated Release of a Cytotoxic Photosensitizer Using Photogenerated Reactive Oxygen Species and Glutathione’은 화학 분야 권위지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’에 지난 12일 게재됐다.
http://www.docdocdoc.co.kr/news/articleView.html?idxno=2027092
https://www.iusm.co.kr/news/articleView.html?idxno=957376
https://www.sedaily.com/NewsView/26B30DZZOM
https://www.yna.co.kr/view/PYH20220915171300057?input=1196m
https://www.busan.com/view/busan/view.php?code=2022091508240165976
https://mdtoday.co.kr/news/view/1065570793052053
New Paper was accepted
to Angew. Chem. Int. Ed
- 2022. 08.-
Angew. Chem. Int. Ed, 2022, e202210623
[KCS Organic Chemistry 2022]
Poster of Excellence: Chaiheon Lee, Eunhye Hwang
- 2022.08.26-
Photocatalytic membrane oxidation triggers pyroptotic cell death, Asymmetric Electron-Blocking Materials Achieving High Power Efficiency Blue Phosphorescent Organic Light-Emitting Diodes.
[Global Photovoltaic Conference 2022]
Best Poster Presentation Award
: Deok-Ho Roh, Jeong Kyeong Lee
- 2022.07.08-
Molecular Design Strategy for Realizing Vectorial Electron Transfer in Photoelectrodes, Preventing retro-Knoevenagel Condensation of Photosensitizer to Enhance Water Stability in Dye-Sensitized photoanode
빛 받아 암세포·세균 죽이는 안전한 광감각제 나왔다!
UNIST 연구팀, 중금속·방향족 없이도 빛 흡수해 활성 산소 만드는 물질 개발
산화력 뛰어난 일중항 산소 합성되는 새로운 경로 제시.. JACS Au 논문 게재
- 2022.04.25-
Singlet Oxygen Generation from Polyaminoglycerol by Spin-Flip-Based Electron Transfer
JACS Au 2022, in press | DOI: https://doi.org/10.1021/jacsau.2c00050
레이저 빛을 받아 암세포나 세균을 공격하는 물질이 개발 됐다. 새로운 항암 치료, 식수·공기 살균과 같은 분야에 널리 쓰일 것으로 기대된다.
UNIST(총장 이용훈) 화학과 권태혁·민승규 교수팀은 친수성 생분해 고분자인 폴리글리세롤을 기반으로 한 광감각제(Photosensitizer)를 개발했다고 20일 밝혔다.
광감각제는 자신이 흡수한 레이저 빛으로 주변 산소를 활성산소로 바꾸는 물질이다. 활성산소의 강력한 산화력으로 암세포나 세균을 공격해 죽일 수 있다. 실제 실험에서, 광감각제를 넣고 레이저 빛을 쏘자 암세포와 세균의 성장 속도가 절반 이하로 줄어들었다.
연구팀은 활성산소 중에서도 산화력이 매우 강한 일중항 산소를 만드는 광감작제를 개발했다. 기존에 일중항 산소를 만드는 광감각제는 중금속이 포함되거나 물에 잘 섞이지 못하게 하는 방향족 물질이 포함돼 있어 몸에도 해롭고 물을 기반으로 한 체액에도 잘 녹지 않는 문제가 있었다.
권태혁 교수는 “광감각제 분자 구조에 질소를 넣어 생체 친화 재료인 폴리글리세롤을 주 원료로 하는 광감각제(hyperbranched polyaminoglycerol, hPAG)를 만들 수 있었다”고 말했다.
질소가 산소와 광감각제간 거리를 좁힐 수 있는 강한 상호작용 힘을 유도해 광감각제의 전자가 산소로 옮겨가게 된다는 설명이다. 실제 시뮬레이션 결과 원자 3개 정도 거리에 해당하는 3Å(옹스트롬, 10-10m) 이내로 거리가 좁혀지는 것이 확인됐다.
계산 모델링기반 시뮬레이션 연구는 화학과 민승규 교수팀이 주도했다. 민 교수는 “전자 전달만을 이용한 스핀플립 (spin-flip) 기반의 새로운 일중항 산소 생성 경로”라고 설명했다.
연구의 제1저자인 남정승 박사는 “일중항산소는 에너지 전달 경로로만 합성된다고 알려져 있던 것과 달리, 개발된 광감각제는 전자(electron) 전달 경로를 통해 산소를 일중항산소로 바꿀 수 있어서 에너지 전달 반응을 돕는 중금속이나 방향족 물질을 넣을 필요가 없다”고 설명했다.
공동 제1저자는 이채규 화학과 연구원은 “이번 연구는 기존 광감각제 물질들의 생체 적합성과 수계 용해도를 높이는 새로운 분자 공학적 지침으로 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다.
이번 연구는 연세대학교 김병수 교수팀과 공동으로 진행되었으며, 국제 학술지인 ‘미국화학회 골드지 (JACS Au)’에 3월 29일자로 온라인에 공개됐다.
연구 수행은 한국연구재단(NRF)이 추진하는 ‘중견연구자지원사업’과 울산과학기술원 등의 지원으로 이뤄졌다.
https://news.unist.ac.kr/kor/20220420-1-2/
https://www.yna.co.kr/view/AKR20220420066000057?input=1195m
https://www.metroseoul.co.kr/article/20220420500457
https://www.docdocdoc.co.kr/news/articleView.html?idxno=2022125
https://www.unipress.co.kr/news/articleView.html?idxno=5963
식물 광합성 방식 모방해 태양전지 효율 높인다!
UNIST 연구팀, 식물 광합성의 효율적 전자전달 모방하는 염료 화학분자 설계 전략 제시
염료감응 태양전지에 쓰면 전지 효율 60% 높아져..광촉매 등 응용...Chem 게재
- 2022.02.27-
Molecular Design Strategy for Realizing Vectorial Electron Transfer in Photoelectrodes
Chem 2022, in press | DOI: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.01.017
식물 광합성 방식처럼 염료가 태양빛을 흡수해 만든 전자를 손실 없이 전극에 전달할 수 있는 새로운 염료분자 디자인 전략이 나왔다. 이 염료를 쓴 염료감응 태양전지는 기존보다 최대 60% 이상 향상된 효율을 보였다.
UNIST(총장 ·이용훈) 화학과 권태혁·권오훈 교수팀은 기존 염료 분자의 도너-억셉터 분자구조에 새로운 화학 구조(분자 유닛)를 추가해 식물광합성의 전자전달 방식을 모방할 수 있는 염료를 개발했다.
이 염료는 분자 유닛간 강한 상호작용(electronic coupling)과 약한 상호작용을 모두 가진다는 특성이 있다. 강한 상호작용은 분자 내에서 전자를 빠르게 전달하지만 전자(-)와 정공(+) 재결합도 빠른 단점이 있었는데, 약한 상호작용을 추가로 형성해 전자를 빠르게 전달하면서 재결합 손실을 줄일 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.
이 염료 분자를 쓴 태양전지는 최대 10.8%의 효율을 기록했으며, 이는 염료 분자 내 상호작용을 조절하지 않는 태양전지 대비 60% 이상 향상된 수치다.
제1저자인 화학과 노덕호 연구원은 “분자 내 서로 다른 상호작용을 형성해 각기 다른 상호작용의 장점을 살리고 단점은 상호 보완함으로써, 식물 광합성에서의 전자전달 방식을 모방할 수 있는 태양전지용 분자를 개발했다.”고 설명했다.
한편, 식물 광합성은 전자를 한 방향으로만 전달시킴으로써(vectorial electron transfer) 전자(-)가 역으로 돌아와 정공(+)과 재결합하는 것을 막는 특성이 있다. 이 덕분에 엽록소가 빛을 흡수해 만든 전자가 재결합 손실되지 않고 다음 광합성 단계로 잘 전달된다. 실제 식물광합성에서 전자를 다음 단계로 전달하는 효율은 거의 100%에 가까운 것으로 알려져 있다.
또 연구팀은 이러한 결과를 순간 흡수 분광분석으로도 정량화했다. 태양전지 내 전하 이동(전자, 정공 이동) 속도를 10-13초부터 10-1초까지 나눠 분석한 결과 이 염료는 전자를 빠르게 전달하면서도 전자와 정공의 재결합은 기존의 1/8 수준으로 억제하는 것을 확인했다. 이는 식물 광합성에서 전자를 한 방향으로 전달하는 특성과 유사하다.
흡수 분광 분석법 연구를 주도한 권오훈 교수는 “이번 연구는 유기화학, 분광학, 전기화학, 계산화학등 다양한 분야의 지식을 접목한 융합 연구의 성과”라고 전했다.
권태혁 교수는 “식물 광합성을 본떠 빛에 의해 생성된 전자를 효과적으로 사용할 수 있는 분자 디자인을 개발했다는 데 의의가 크다”며 “이번 연구에서 개발한 분자 설계 전략은 태양전지뿐만 아니라 인공 광합성, 광촉매 분야 등 다양한 곳에 적용 가능해 파급력이 큰 연구”라고 설명했다.
이번 연구 연구는 세계적 권위지인 셀(cell)의 자매지 ‘켐(Chem)’에 2월 16일자로 온라인에 공개됐다. 일본 신슈(Shinshu)대학교 쇼고 모리(Shogo Mori) 교수팀과 공동으로 진행되었고 노덕호 UNIST 석박통합과정 대학원생, 박준혁 UNIST 박사, 한현규 UNIST 박사과정 대학원생, 김예진 UNIST 박사가 공동 1저자로 참여하였다.
연구 수행은 한국연구재단(NRF)이 추진하는 ‘기후변화대응과제’와 울산과학기술원 등의 지원으로 이뤄졌다.
https://news.unist.ac.kr/kor/20220227-2/#;
https://n.news.naver.com/article/001/0013015674?lfrom=kakao
https://m.hankookilbo.com/News/Read/A2022022710230003178?did=GO
https://view.asiae.co.kr/article/2022022714154291638
http://www.upinews.kr/newsView/upi202202270019
https://newsis.com/view/?id=NISX20220227_0001774609&cID=13003&pID=13100
[KPVC FALL MEETING 2021]
Best Poster Award: Eunhye Hwang
- 2021.11.19-
초음파 스프레이를 이용한 페로브스카이트 태양전지용 발수성 백금복합체 광하향변환층 제작
[The Polymer Society of Korea 2021]
Outstanding Thesis Award ( Oral presentation): Chae Gyu Lee
- 2021.10.22-
Redox-Sensitive Polyglycerol Nanogels Stimulate the Photo-Responsive Cytotoxicity of a Ir(Ⅲ) Complex
UNIST, 일론 머스크의 탄소제로를 향한 꿈을 함께 하다.
저감에서 활용으로, 선순환이 주는 에너지의 힘
융합연구가 만드는 더 나은 삶의 질
권태혁 교수 연구팀은 현재 파동 에너지를 기반으로 인류가 직면한, 음식 (Food), 에너지(Energy), 환경(Environment), 질병(disease)의 문제를 해결하기 위한 연구(FEED)를 진행하고 있다. 화석연료를 신재생 에너지로 대체하는 연구뿐 아니라 조명에너지를 재활용하는 광충전 배터리 시스템, 빛의 성질을 활용해 활성산소를 효과적으로 만들어낼 수 있는 광감각제 개발 등 다양한 분야를 망라한다. 이 기술들은 고부가가치 바이오 연료를 만드는데 쓰이거나 농업, 그린 에너지, 암 치료 등 인류의 삶을 개선하기 위한 밑거름이 될 것이다.
"저희 연구는 각 분야에 맞춰 독립적으로 연구하기도 하지만, 하나의 기술로 융합한 하이브리드 연구로도 진행하고 있습니다. 예를 들어 전기가 아닌 태양전지 기반의 이산화탄소 변환, 수소 생산 및 암모니아 합성이 가능한 그린 촉매 시스템 개발을 하는 하이브리드 연구가 그것이죠. 최종 목표는 파동 에너지를 활용한 하이브리드 시스템 개발을 통해 그린 에너지와 환경, 바이오 사회 구축에 고른 자양분이 될 수 있는 연구(FEED)를 이어나가는 것입니다." 권태혁 교수는 이번 대회 역시 연구팀의 지속가능한 연구를 위한 하나의 과정이라고 이야기한다. 하루 탄소 10억톤 감축이라는 목표 역시 그동안 꾸준히 관심을 가지고 이어왔던 이산화탄소 감축 연구의 일환이기 때문. 대회의 수상이나 상금이라는 단기적인 성과에 연연하기보다는, 인류에게 선한 영향을 주는 기술을 꾸준히 개발해 나가겠다는 과학자의 뚝심에 응원의 박수를 보낸다.
[Global Photovoltaic Conference 2021]
GPVC Young Scientist Award: Prof. Tae-Hyuk Kwon
- 2021.07.09-
[Global Photovoltaic Conference 2021]
Best Poster Presentation Award
: Hyun-Gyu Han, So Yeon Yoon
- 2021.07.09-
Electrolyte effects ion Dye-Sensitized Photo-Battery, A study on the effect of electrolyte composition in Dye-Sensitized Photo-Rechargeable Battery
세포 환경 실시간 탐지 물질로 미토콘드리아 산화 손상 과정 밝혔다!
UNIST 연구진, 미토콘드리아 산화 손상 유발·미세환경 탐지 동시 가능한 다기능 물질 개발
울산과학기술원(UNIST) 연구진이 세포 미세 환경 변화를 실시간으로 탐지하는 물질을 개발해 미토콘드리아의 산화 손상 경로를 밝혔다.
21일 UNIST에 따르면 권태혁, 서정곤 교수 연구팀은 미토콘드리아를 산화 손상하면서 동시에 주변 환경 변화 감지가 가능한 다기능성 유기금속 분자를 개발했다.
미토콘드리아는 세포가 필요한 에너지를 만드는 세포 내 핵심 기관이다.
활성산소에 의해 미토콘드리아가 산화되는 현상은 각종 암 치료 의료 산업에 응용될 뿐만 아니라 신경 퇴행 질환이나 심장 질환과도 연관성이 높은 것으로 알려져 활발한 연구가 이뤄지고 있다.
그러나 미토콘드리아 산화가 기능 저하와 세포 사멸로 이어지는 메커니즘은 정확히 밝혀지지 않았다.
이를 알아내기 위해서는 미토콘드리아를 산화하는 동시에 산화에 따른 미토콘드리아의 반응을 관찰할 수 있는 도구가 필요했기 때문이다.
연구팀은 미토콘드리아의 특정 단백질 변성이 미토콘드리아 막 점도를 더 끈끈하게 만들고 탈분극(depolarization) 현상을 유도해 세포 사멸이 일어난다는 메커니즘을 제시했다.
점도 증가와 탈분극 현상이 물질 이동 장애를 유발해 미토콘드리아를 부풀어 오르게 하고, 정상적인 기능 수행을 방해하는 것이다.
연구팀이 개발한 유기금속 분자는 외부 빛을 흡수해 활성산소를 만들고, 미토콘드리아 주변의 점도와 극성 등 정보가 담긴 새로운 빛을 내도록 설계됐다.
이 물질을 암세포에 주입하면 세포의 미토콘드리아 막에만 선택적으로 붙는다.
여기에 맑은 날 1초 정도 노출되는 햇빛 수준의 아주 적은 빛 에너지만 쪼여주면 암세포 사멸이 발생할 정도의 충분한 활성산소가 나온다.
또 이 물질의 곁가지(기능기) 간 에너지 교환 현상을 분석해 미토콘드리아 주위의 극성, 점도 등을 알 수 있는데, 이는 에너지 교환 현상이 빛 형태로 나타나기 때문이다.
연구팀은 형태 변화를 감지해 미토콘드리아가 산화되면 갈라지거나 서로 합쳐지는 현상이 빈번해진다는 사실도 알아냈다.
권 교수는 "이 물질은 암세포를 효과적으로 죽이는 동시에 미토콘드리아가 산화돼 세포 사멸이 일어나는 정확한 과정을 이해할 수 있게 한다"며 "광역동 치료(PDT·암에 다량으로 모이는 광감수성 독성 물질을 레이저 조사로 반응시켜 암세포를 파괴하는 치료법)를 비롯한 세포 산화 기반 항암 치료 기술 발전에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)에 4일 자로 온라인 출판됐다.
Hyun-Tak Kim has won Bronze award at Samsung Humantech Paper Awards
Chaiheon Lee has won Graduate Student Excellent Research Award
페로브스카이트 태양전지를 수분으로부터 보호하고,
전지에 유해한 자외선은 유용한 가시광선으로 바꾸는 기술을 개발
페로브스카이트 태양전지를 수분으로부터 보호하고, 전지 ‘노화’를 일으키는 자외선을 차단해 유용한 가시광선으로 바꾸는 기술이 UNIST(울산과학기술원) 연구진에 의해 개발됐다.
UNIST 권태혁, 서관용, 장성연 교수팀이 수분은 막아내면서 자외선을 가시광선으로 바꾸는 다기능성 페로브스카이트 전지 코팅재료와 코팅 방식을 개발했다고 22일 밝혔다.
물을 밀어내는 성질(발수성)을 강화한 유기금속을 ‘초음파 스프레이 방식’으로 전지에 입힌 것이다. 이를 통해 페로브스카이트 태양전지가 갖는 고질적 문제(수분 취약성)를 해결하고 전지 효율도 높였다.
페로브스카이트 태양전지는 두 개의 양이온(A, B)과 하나의 음이온(O)이 결합된 ABO3 구조를 지니는 페로브스카이트 물질을 광활성층으로 활용하여 태양광으로부터 전류를 생산하는 태양전지의 한 종류이다.
연구진이 개발한 유기금속은 페로브스카이트에 쪼여진 ‘자외선’을 가시광선으로 바꾸는 역할을 한다. 전지에 유해한 자외선은 막고, 이를 페로브스카이트 전지가 흡수해 전력을 생산 할 수 있는 형태의 가시광선으로 바꾸는 것이다. 연구진은 이 유기금속의 발수성을 강화하는 방식으로 수분과 자외선을 효과적으로 막으면서 효율을 끌어올렸다.
유기금속이 코팅된 전지는 50-60%의 높은 습도에서도 900시간 가까이 초기 효율을 유지했고, 전지 효율도 향상 됐다. 또 이 코팅을 적용하지 않은 전지의 경우 300시간 만에 자외선에 의해 효율이 반으로 줄어든 반면, 코팅이 적용된 전지는 처음의 효율을 유지했다.
서관용 교수는 “페로브스카이트 태양전지의 고질적인 불안정성 문제를 해결하는 동시에 전지의 효율을 높였다는 점에서 파급력이 큰 연구”라고 전했다.
연구팀은 이 유기금속을 쉽게 코팅할 수 있는 경제적 기법도 개발했다. 미세 입자상태의 복합체 용액을 압축 질소 기체를 이용해 아주 얇게 코팅하는 방법이다. 기존 공정들과 달리 기판의 윗면과 측면을 동시에 코팅할 수 있다. 장성연 교수는 “최소한의 공정으로 경제성(약 US$2.0/m2)을 갖췄다”고 강조했다.
권태혁 교수는 “다기능성 보호막을 단일물질(유기금속), 단일공정을 통해 만들었다는데 의의가 크다”며 “페로브스카이트뿐만 아니라 다양한 태양전지에 적용 가능한 ‘플랫폼’ 기술로서도 가치 있는 연구”라고 설명했다.
이번 연구는 에너지 분야의 저명한 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’에 온라인 공개됐으며 23일(한국시간) 출판될 예정이다.
http://www.ksilbo.co.kr/news/articleView.html?idxno=773873
https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=001&aid=0011897628
https://news.v.daum.net/v/20200922120101964
https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=014&aid=0004498886
[The Korean Electro-Chemical Society 2020]
Outstanding Poster Award: HyeonOh Shin
- 2020.07.16-
초음파 스프레이 화학: 필름 형태의 마이크로 다공성을 지닌 공액 고분자 합성 및 이의 에너지 소재 활용
'실내 조명'으로도 충전되는 배터리 개발
실내조명으로도 무선충전이 가능한 이차전지가 개발됐다.
송현곤·권태혁 울산과학기술원(UNIST) 교수팀은 어두운 조명에도 반응해 전기를 생산하고, 저장까지 가능한 ‘염료감응 광 충전 전지’를 개발했다고 21일 밝혔다.
빛을 이용해 전기를 생산하는 ‘염료감응 태양전지’와 ‘리튬 이차전지’를 결합한 것이다. 연구팀은 새로운 전지로 사물인터넷 기기를 작동하는 데도 성공해 상용화 가능성까지 입증했다.
권태혁 교수는 “실내조명은 전체 에너지 소비의 10%에 육박할 정도라 에너지 재활용 효과는 막대할 것”이라며 “태양광뿐 아니라 다양한 광원을 활용할 수 있는 광 전지 연구의 방향성을 제시한 연구”라고 강조했다.
태양전지를 비롯한 광전지는 빛에 반응하는 물질을 이용해 전기를 생산한다. 다양한 광전지 중 염료감응 태양전지는 아주 작은 빛에도 반응하므로 낮은 밝기의 실내조명에서도 전기 생산이 가능하다. 하지만 밝기 변화에 민감해 안정적으로 전력을 공급하기는 어려웠다. 이를 보완하기 위해 전기저장장치가 꼭 필요한데 지금까지는 축전기가 쓰였다. 그러나 축전기는 전기저장 용량이 적어 상용화하기는 어려웠다.
공동연구팀은 축전기 대신 이차전지(배터리)를 사용해 더 많은 전기 에너지를 저장하는 방법을 찾아냈다. 기존의 이차전지 양극과 광전지 전극은 에너지 준위(원자와 분자가 갖는 전자의 위치 에너지 값) 차이가 있어서 둘을 합치기 어려운데, 이를 해결한 것이다.
공동 1저자인 이명희 UNIST 에너지공학과 박사과정 연구원은 “광전지와 이차전지를 융합하려면 광전극에서 생성된 전자가 이차전지 양극까지 안정적으로 이동해야 한다”며 “리튬 이차전지의 양극으로 주로 사용되며, 양쪽 반응성(리튬 이온을 받는 반응과 주는 반응이 모두 가능한 물질. 이와 같은 성질로 인해 전지의 음극재 또는 양극재 모두 사용 가능하다)을 갖는 리튬망간산화물의 표면에 탄소를 주입해 음극으로 사용함으로써 두 시스템의 에너지 준위를 맞출 수 있었다”고 설명했다.
또 연구팀은 저조도 환경에서 효과적으로 작동하는 산화환원 중계물질을 찾아내 광전변환효율을 높였다. 염료감응 태양전지는 염료가 식물 엽록소처럼 태양광을 받아 에너지를 생산한다. 염료가 빛을 받으면 전자를 잃어버리는 산화 반응이 일어나고, 이 전자가 이동하면서 전기가 만들어지는 것이다. 산화환원 중계물질은 염료가 잃어버린 전자를 보충하는 역할을 하는데, 저조도 환경에서 적합한 특성은 따로 있었다.
공동 1저자인 김병만 UNIST 자연과학부 연구조교수는 “염료에 도달하는 빛 입자수가 적은 저조도 환경에서는 산화환원 중계물질이 얼마나 빨리 움직이느냐(동역학적 특성)보다는 방전 전압(열역학적 특성)이 얼마나 높은지가 더 중요했다”며 “광충전 소자 설계시 조도에 따른 ‘산화환원 중계물질’ 선택기준을 제시했다”고 전했다.
송현곤 교수는 “새로 개발한 염료감응 광충전 전지는 실내조명 아래서 11.5%라는 높은 에너지변환·저장효율을 달성했으며, 이는 저조도 환경에서 세계 최고”라며 “광충전 전지 6개를 직렬로 연결해 실내조명(LED)으로 10분 충전한 후 상용 IoT 센서를 작동하는 데도 성공해 상용화 가능성도 높다”고 기대했다.
출처 : https://www.sedaily.com/NewsView/1Z2U53KDPY
https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=001&aid=0011625022
http://www.hellot.net/new_hellot/magazine/magazine_read.html?code=203&sub=004&idx=52414
https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=366&aid=0000526888
https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=014&aid=0004429009
Impressions from the second Dyenamo DSSC conference, Uppsala October 2019
29 October 2019 / Henrik Pettersson & Anders Hagfeldt
Two years ago, Dyenamo organized the conference "DSSC Strikes Back" in Uppsala, Sweden. It was triggered by the fact that we sensed an upcoming trend for dye-sensitized solar cells (DSSC), driven by exploiting unique features of the technology, mainly aesthetic properties and great functionality at low-light conditions. In addition, new chemistry opened a path to increased efficiencies. The conference massively confirmed our trend-predictions.
When we now two years later organized the second Dyenamo DSSC conference, we had great expectations that the trends from the last meeting had been realized. We were not disappointed. The 106 participants from 20 countries made a clear statement that DSSC has entered a new intensified phase, in terms of industrialization as well as research.
The event was kicked off by a Training & Coaching day at the Ångström laboratories in Uppsala where 11 participants met to learn from and discuss with the Dyenamo founders. Already during this day, we felt the strength of a new generation of strongly motivated and curious DSSC researchers.
The oral presentations of the two-day conference started with Michael Grätzel, EPFL, followed by Giovanni Fili and Henrik Lindström from Exeger. Already before the first coffee break, these presentations had collectively confirmed that DSSC has entered a new phase. After a waiting period, the world-record efficiency values are broken again and the dream target of 15 % is within reach. Moreover, the technology commercialisation is rapidly advancing, confirmed by the involvement of high-tech investors (e.g. Softbank) and end-users (e.g. JBL). This message that DSSC has entered a new phase grew stronger as the presentations proceeded.
From an application point of view, it was striking that DSSC is now targeting niche applications. Apart from the commercialization of products such as various sensors, electronic curtains, solar-tables and headphones, we saw ongoing development of panels for greenhouses and BIPV. In addition, new DSSC device concepts targeting new applications were introduced e.g. by the companies Songitextile and Exeger (new device concepts for flexible devices), Frederic Sauvage, CNRS (fully transparent devices) and Tae-Hyuk Kwon, UNIST (combined integrated solar cells/battery for IoT applications). We also learned new terminology, such as i) PIPV -Product Integrated PhotoVoltaics, ii) DSSB - dye-sensitized solar battery, iii) energy recycling - using ambient artificial light to produce electricity.
From an efficiency perspective, the dream-target of 15 % is within reach. The background to this is that the activities on one-electron redox couples such as Co- and Cu-complexes are now paying off. One speaker after the other presented various record-efficiency values for different device types, e.g. opaque cells, see-through cells, monolithic cells, so-called "zombie" cells, solid-state cells and low-power devices.
From a process-point of view, Adélio Mendes,Porto Uiversity, presented a fully glass-sealed device, including glass-sealing of the filling holes, performed at room temperature using laser. He also introduced a conducting glass substrate with chemically inert Cr current-collectors, opening for larger cells without interconnections. Dong Yoon Lee, Electrotechnology Research Institute, presented the high-throughput DSSC manufacturing line used by SongiTextile for flexible DSSC.
From a geographical perspective, the DSSC activities in South Korea came out strong from the talks from JaeJoon Lee, Tae-Hyuk Kwon, Dong Yoon Lee and Hwan-Kyu Kim. Japan's strong DSSC tradition was illustrated by the presentations of Satoshi Uchida, Shogo Mori, Masahide Kawaraya, and Kenichi Okada, Fujikura. Likewise, the traditionally strong DSSC countries Switzerland and Sweden demonstrated that the DSSC activities remain strong (e.g. Michael Grätzel, Marina Freitag and Exeger). In addition, we had speakers from e.g. China (Yingling Wang), Taiwan (Everlight Chemicals), Italy (Claudia Barolo and Federico Bella), Greece (Elias Stathatos), United Kingdom (Elisabeth Gibson, Peter Holliman), Portugal (Adélio Mendes), Poland (Marcin Ziólek).
Collectively, the industrial and academic speakers, poster presenters and participants once again confirmed a vibrant and collaborative community. It is very rewarding to see the friendly collaborative interaction between researchers and business people of different ages and cultures. From an organizational point of view, we are very proud of how professionally the Dyenamo team managed to host the event, despite the fact that this was merely our second conference arrangement. Positive and engaged participants made it very easy to organize things. Thank you to everyone involved!
The question we received throughout the event was if we would arrange a third DSSC conference. The answer is yes, we are aiming for a hattrick and we are looking forward to it!
Prof. Tae-Hyuk Kwon was mentioned to have provided an
impressive talk at the 2nd Dyenamo DSSC conference
Deok-Ho Roh has won Bronze award at Samsung Humantech Paper Awards
New Paper was accepted to Energy Environ. Sci.
- 2019.12.-
[The Polymer Society of Korea 2019]
Outstanding Thesis Award (Poster): Eunhye Hwang
- 2019.10.11-
Enhancing the Performance and Stability of Pereovskite Solar Cellls by Applying Multifunctional Pt(II) Complex
[KCS Organic Chemistry 2019]
Poster of Excellence: Deok-Ho Roh
- 2019.08.19-
Control of Electronic Coupling for Retarding Back Electron Transfer in Molecular Solar Cells
[International Photodynamic Association 2019]
Poster of Excellence: Chae Gyu Lee
- 2019.07.09-
Enhancement of biocompatibility and cancer selectivity of iridium complex using cancer-environment-customized nanogel for minimally invasive photodynamic therapy
New Paper was accepted
to ACS Appl. Energy Mater.
- 2019. 07.-
ACS Appl. Energy Mater, 2019, ASAP
[The Polymer Society of Korea 2019]
Outstanding Thesis Award ( Poster): Chae Gyu Lee
- 2019.04.11-
Iridium Complex Encapsulated in Redox-Responsive Hyperbranched Polyglycerol Nanogel for Minimally Invasive Photodynamic Therapy
‘납(Pb) 없는 페로브스카이트’ 활용한 태양전지 제작
- 2018.12.04 -
"Surface State-mediated Charge Transfer of Cs2SnI6 and Its Application in Dye-sensitized Solar Cells", Adv. Energy Mater. 2018, 1803243 (DOI: 10.1002/aenm.201803243)
차세대 태양전지 소재로 각광받는 ‘납 페로브스카이트(Pb-based Perovskite)’는 값싸고 광전효율도 높다. 하지만 납 중독과 대기 중 불안정성으로 상용화가 어렵다. 이에 ‘납 없는 페로브스카이트(Pb-free perovskite)’가 대안으로 제시됐지만 효율이 현저히 낮아 활용처가 애매했다.
UNIST(총장 정무영) 자연과학부 화학과의 권태혁 교수팀은 ‘납 없는 페로브스카이트’를 기존과 다르게 활용해 태양전지 재료로서 가능성을 열었다. 이 물질을 유기염료 감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)에서 전하(Charge)를 전달하는 역할로 활용해 효율은 물론 안정성까지 높였다.
이번에 쓰인 페로브스카이트 물질은 납(Pb) 대신 주석(Sn)을 쓰는 Cs₂SnI?이다. 납이 없는 것은 물론이고 대기 중에서 안정성도 높아 실제 상용화 가능성도 크다. 하지만 이 물질에서 전하가 전달되는 구체적인 원리가 밝혀지지 않아 각종 소자의 재료로 이용되지 못했다.
권태혁 교수팀은 이번 연구를 통해 Cs₂SnI?에서 전하 전달이 ‘표면 상태(Surface State)’에서 이뤄진다는 점을 밝혔다. 표면 상태는 물질 표면에 가까운 원자층(Atom ic Layer)인데, 광학 반도체 물질 내에서 전하가 머물거나 다른 곳으로 이용하는 경로 역할을 한다.
제1저자인 신현오 UNIST 화학과 석?박사통합과정 연구원은 “Cs₂SnI?에서는 다른 물질에서 받아들인 전하가 표면 상태를 통해서 이동하는 성질이 있었다”며 “이 사실은 납 없는 페로브스카이트를 이용한 에너지와 전기 소자를 제작하는 데 매우 중요한 전략을 제공한다”고 강조했다.
표면 상태에서 전하가 전달되는 Cs₂SnI?을 적용한 소자 성능을 높이려면, 표면 상태의 에너지 수준을 고려한 설계가 필요하다. 전하를 주고받는 다른 물질이나 지점과 표면 상태의 에너지 수준의 차이가 커야 전하가 더 잘 전달되기 때문이다.
연구진은 이런 전략을 바탕으로 Cs₂SnI?를 유기염료 감응형 태양전지의 전하 재생제(Charge Regenerator)로 활용해 하이브리드 태양전지를 제작했다. 유기염료 감응형 태양전지는 햇빛을 받아 산화된 유기염료가 전하를 받고 원래대로 되돌아가려는 과정에서 전류가 생성된다. 전하 재생제는 전하를 전달해 유기염료를 원래대로 재생시키는 물질을 뜻한다.
또 다른 제1저자인 김병만 UNIST 화학과 박사는 “Cs₂SnI? 표면 상태와 연계성이 뛰어난 유기염료에서 전하가 잘 전달돼 전류가 많이 발생했다”며 “이때 전류는 기존 유기염료 감응형 태양전지에서 전하 재생제로 쓰던 요오드 전해질보다 80%가량 높아졌다”고 전했다.
이번 연구는 Cs₂SnI?의 전하전달 메커니즘을 밝히고, 이 내용을 소자로 구현해 입증했다는 점에서 주목받고 있다. 향후 Cs₂SnI?가 활용된 소자를 설계하는 데 길잡이가 될 수 있기 때문이다.
이번 연구는 GIST 방윤수 교수팀도 공동으로 참여했다. 연구 결과는 재료화학 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials) 11월 30일자 온라인판에 게재됐다.
http://www.iusm.co.kr/news/articleView.html?idxno=827311
http://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=136467
http://www.cnbnews.com/news/article.html?no=392936
https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=101&oid=001&aid=0010504866
https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=004&oid=081&aid=0002961052
https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=102&oid=421&aid=0003723264
http://www.newsworks.co.kr/news/articleView.html?idxno=315965
Chae Gyu Lee Received a Scholarship from Global Ph.D. Fellowship!
- 2018.08.06.-
[Korean Chemical Society Spring 2018]
Excellent Poster Presentation Prize : Chae Gyu Lee
- 2018.04.20-
Iridium Complexes Encapsulated in Redox-Sensitive Self-Cross-Linked Nanogels for Efficient Photodynamic Therapy
[The Polymer Society of Korea 2018]
Outstanding Thesis Award ( Poster)
: Hyun-Tak Kim
- 2018.04.05-
Carbon-Heteroatom Bond Formation by ultrasonic Chemical Reaction for Energy Storage System
Jung Seung Nam Received a Scholarship from Asan Foundation!
-2018.02.27-
초음파 스프레이로 고성능 이차전지 재료 만든다!
- 2017.12.04 -
"Carbon–Heteroatom Bond Formation by an Ultrasonic Chemical Reaction for Energy Storage Systems", Adv. Mater. 2017, 29, 1702747 (DOI: 10.1002/adma.201702747)
(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = 잠수함 음향탐지기(sonar)나 의료진단, 가습기 등에 사용되는 초음파로 신소재를 만드는 기술이 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST)은 자연과학부 권태혁·백종범·박노정 교수팀이 초음파 에너지와 미립자화 반응을 결합한 초음파 스프레이 화학반응을 이용해 탄소나노 소재 내에 질소를 고정하는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.
이 기술은 탄소와 다른 원자의 결합을 손쉽게 만들어낼 수 있어 이차전지 재료 등 다양한 신소재 분야로 응용할 수 있다.
권 교수팀의 초음파 스프레이는 가습기가 물 입자를 미세하게 만들어 공기 중에 뿌리는 것처럼 이 장치는 탄소 나노소재 잉크를 미세 입자로 만들어 압축 질소 기체에 의해 분무 된다. 이 과정을 통해 탄소 나노소재에 질소가 효과적으로 고정된다.
이 기술은 질소나 산소처럼 화학반응이 잘 일어나지 않는 기체를 탄소 나노 재료에 손쉽게 도입시키는 혁신성에서 주목받았다. 실제 질소나 산소가 고르게 도입된 탄소 나노 재료는 기존보다 뛰어난 성능을 보였다.
연구진은 초음파 스프레이 화학반응으로 만든 탄소 나노 재료로 세계 최고 성능의 슈퍼커패시터 전극도 제작했다. 슈퍼커패시터는 충·방전이 가능한 이차전지의 일종으로 에너지 용량은 적지만, 출력이 높아 항공우주·군사·자동차에서 주목받는 에너지 저장장치다.
권 교수는 "이번 연구는 에너지 소재를 합성하는 기술에 새 패러다임을 제시하고, 에너지 소재 시장에서 파급력이 있을 원천기술을 확보한 것"이라고 평가했다.
http://news.naver.com/main/read.nhn?ode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=001&aid=0009726592
http://ilyo.co.kr/?ac=article_view&entry_id=282807
http://news.naver.com/main/read.nhn?ode=LSD&mid=sec&sid1=102&oid=469&aid=0000258662
http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=101&oid=009&aid=0004060000
http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=102&oid=011&aid=0003167163
http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=004&oid=081&aid=0002874447
[KPVS fall 2017]
Honored Poster Award
: HyunOh Shin, Byung-Man Kim
- 2017.10.31-
Charge transfer mechanism of Cs2SnI6-based photoconversion devices
2017 Inter-Academy Seoul Science Forum
- Rising Researcher - Hyun-Tak Kim, Jung Seung Nam
New Paper was accepted to ACS Applied Materials & Interfaces
- 2017.09.-
[ISERA 2017]
Best Presentation Award!
: Byung-Man Kim
- 2017.02.10 -
Control and Monitoring of Dye Distribution in Mesoporous
TiO2 Film for Improving Photovoltaic Performance
[ISERA 2017]
Best Presentation Award!
: Jun-Hyeok Park
- 2017.02.10 -
Planarity Effect of Indoline-based Sensitizers on
Charge Trasfer in Thin Film Photoelectrode
New Paper was accepted to ACS Appl. Mater. Interfaces
- 2017. 01.-
[2016 Fall KCS]
세진시아이 Poster Award: Jung Seung Nam
- 2016.10.14-
"Endoplasmic Reticulum-Localized Iridium(III) Complexes as Photodynamic Therapy Agents via Protein Modifications"
남정승, 강주혜, 임미희, 권태혁
[IC3EM 2016 in Portugal]
First Poster Awards: Jung Seung Nam
- 2016.09.-
Jung Seung Nam,†,ǁ Myeong-Gyun Kang,†,ǁ Juhye Kang,†,ǁ Sun-Young Park,‡,ǁ Shin Jung C. Lee,† HyunTak Kim,† Jeong Kon Seo,§ Oh-Hoon Kwon,†,‡ Mi Hee Lim,*,† Hyun-Woo Rhee,*,† and Tae-Hyuk Kwon*,†
"Endoplasmic Reticulum-Localized Iridium(III) Complexes as Efficient Photodynamic Therapy Agents via Protein Modifications" J. Am. Chem. Soc.
‘빨간 빛’ 쪼이면 암세포가 죽는다
- 2016.09.19 -
Jung Seung Nam,†,ǁ Myeong-Gyun Kang,†,ǁ Juhye Kang,†,ǁ Sun-Young Park,‡,ǁ Shin Jung C. Lee,† HyunTak Kim,† Jeong Kon Seo,§ Oh-Hoon Kwon,†,‡ Mi Hee Lim,*,† Hyun-Woo Rhee,*,† and Tae-Hyuk Kwon*,†
"Endoplasmic Reticulum-Localized Iridium(III) Complexes as Efficient Photodynamic Therapy Agents via Protein Modifications" J. Am. Chem. Soc. (Accepted)
수술 대신 빛으로 암을 치료하는 원리가 밝혀졌다. 빛에 반응한 물질이 활성산소를 만들어 암세포에 미치는 세부적인 과정과 파장 색깔에 따른 치료 효과도 분석됐다. 향후 빛을 이용한 다양한 질병 치료 연구에 기여할 전망이다.
자연과학부의 권태혁·임미희·이현우 교수 공동 연구팀이 광감각제(Photo-sensitizer)와 빛을 이용해 암 조직만 골라 파괴하는 광역동 치료(Photodynamic therapy, PDT)에 효과적인 물질을 개발했다. 이리듐(iridium)을 기반으로 만든 이 물질은 빨간 빛을 활용하는 물질일수록 암세포를 잘 죽이는 것으로 밝혀졌다.
이번 연구는 광역동 치료에 적합한 분자 설계뿐 아니라 구체적인 작용원리, 실제 암세포에 적용한 실험 결과까지 총망라해 주목받았다. 이 내용은 화학 분야의 권위적인 저널인 미국화학회지(Journal of the American Chemical, JACS) 9월호에 실렸다.
광감각제는 빛을 받아 활성화되면서 주변의 산소를 활성산소로 만든다. 활성산소는 암세포 등을 공격해 사멸시키므로 암 치료 등에 활용할 수 있다. 이런 원리를 이용한 치료를 광역동 치료라 하는데, 지금까지 구체적인 작용기작은 밝혀지지 않았다.
권태혁 교수는 “세부적인 원리를 몰랐기 때문에 더 효과적인 광감각제를 설계하기도 어려웠다”며 “이번 연구에서는 활성산소를 잘 만들어내는 분자를 설계하고, 이를 통해 광역동 치료 전반에서 벌어지는 작용들을 밝혀냈다”고 말했다.
광감각제는 외부에서 빛(에너지)을 받으면 들뜨는 상태가 된다. 이 물질은 다시 안정된 상태로 돌아가려고 에너지를 밖으로 내보낸다. 이 때 주변 산소가 에너지를 받아 활성산소로 변한다. 에너지를 받아들인 활성산소는 반응성이 좋아 암세포 등을 공격해 파괴할 수 있다.
연구진은 산소를 활성산소로 잘 만드는 물질인 ‘이리듐’을 기반으로 몇 가지 광감각제를 만들었다. 그 결과 파장이 짧은 파란색이나 녹색 빛보다 파장이 긴 빨간색 빛을 활용하는 물질일수록 활성산소를 더 잘 만들어냈다.
제1저자로 이번 연구에 참여한 남정승 자연과학부 석·박사통합과정 연구원은 “이번에 개발한 이리듐 복합체는 빛을 받아 활성산소를 활발하게 생성하고 암세포를 효과적으로 제거했다”며 “파장이 긴 빛이 유리하므로 몸 속 깊이 침투할 수 있는 적외선을 이용한 암세포 제거도 가능하다”고 설명했다.
연구진은 또 이리듐 복합체와 빛을 이용한 암세포 사멸 작용기작을 확인하기 위해 이리듐 복합체가 유도할 수 있는 두 가지 형태의 단백질 변형도 조사했다. 단백질 산화(Protein oxidation)과 광교차결합(Photo-cross-linking)이다.
이리듐 복합체와 빛으로 생성된 활성산소는 세포 내 단백질을 산화시키나, 서로 다른 단백질을 뭉치는 결과를 가져온다. 이는 암세포가 제대로 기능하지 못하도록 만들어 치료의 효과를 높이게 된다.
이번 연구에서는 60초만 빛을 쪼여도 세포 내에서 단백질 사이에 교차결합이 이뤄지는 현상이 확인됐다. 이와 더불어 질량분석법과 세포 이미징을 통해 세포의 생존에 중요한 영향을 미치는 미토콘드리아 단백질과 소포체 단백질들이 산화되는 것을 확인했다.
이번 연구는 UNIST 치매 연구 과제를 지원받아 진행됐다.
http://news.unist.ac.kr/kor/20160919-01/
http://www.mt.co.kr/view/mtview.php?type=1&no=2016091910114191214&outlink=1
http://news.heraldcorp.com/village/view.php?ud=201609191327096159888_12
http://www.bosa.co.kr/umap/sub.asp?news_pk=609145
http://news.unn.net/news/articleView.html?idxno=163655
http://news.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=0923619078&code=11110000&cp=nv
[한국전기전자재료학회]
Best Poster Awards
: Byung-man Kim (김병만)
- 2016.06.23 -
다공성 이산티타늄 필름 내 염료의 분포에 대한 가스 주입의 효과
New Paper is accepted to
Adv. Funct. Mater.
-Front Cover Paper-
- 2016.06.-
Ming Yu Jin#, Byung-Man Kim#, Hyun Sil Jung, Jun-Hyeok Park, Deok-Ho Roh, Tae-Hyuk Kwon* and Do Hyun Ryu* “Indoline-Based Molecular Engineering for Optimizing the Performance of Photoactive Thin Films”
[ME&D]
Best Poster Awards (Jun-Hyeok Park)
- 2016.05.19 -
[Paper Title: MO-32, A Influence of Donor Planarity to Charge Transfer of Organic Sensitizer in Thin Film Dye Sensitized Solar Cells]
for
outstanding achievement and excellent poster presentation
at the 27th
International Conference on
Molecular Electronics and Devices
May 19-20, 2016, Busan, Korea
[Dye and Pigments]
Best Poster Awards
-Jung Seung Nam-
- 2015.11.16 -
1st Asian Conference on Chemosensors and Imaging Probes
[Dyes and Pigment]
Poster Awards
(Asian-ChIP 2015)
Seoul, Korea, November 16-18, 2015
[대한화학회 영남지역 학술발표회]
Best Poster Awards
-Jeong Hyuk Ahn, Hyun Tak Kim-
- 2015.08.28 -
Customized Energy Down-Shift using Ambidextrous Iridium Complexes for Enhanced Performance of Polymer Solar Cells
Jeong Hyuk Ahn,† Ji Hoon Seo,‡ Hyun-Tak Kim,† Myung-Jin Baek,‡ Sojeong Lee,‡ Jun-Ho Yum,§ Tae Joo Shin,# Kwanyong Seo,*,‡ and Tae-Hyuk Kwon*,†
New Paper is accepted to Sci. Rep.
- 2015.11.02 -
New paper was accepted to "Scientific Reports"
"Ultrafast Fabrication of Flexible Dye-Sensitized Solar Cells by Ultrasonic Spray-Coating Technology"
Hyun-Gyu Han, Hashitha C. Weerasinghe, Kwang Min Kim, Jeong Soo Kim, Yi-Bing Cheng, David J. Jones, Andrew B. Holmes* & Tae-Hyuk Kwon*
<Abstract>
This study investigates novel deposition techniques for the preparation of TiO2 electrodes for use in flexible dye-sensitized solar cells. These proposed new methods, namely pre-dye-coating and codeposition ultrasonic spraying, eliminate the conventional need for time-consuming processes such as dye soaking and high-temperature sintering. Power conversion efficiencies of over 4.0% were achieved with electrodes prepared on flexible polymer substrates using this new deposition technology and N719 dye as a sensitizer.
우수 평가상 시상시 18일 개최
- 2015.03.30 -
한 해 동안 열심히 강의한 교수를 격려하는 ‘우수 평가상’ 시상식이 지난 18일(수) 열렸다.
우수 평가상은 ‘강의평가’와 ‘교과목 재설계’ 부분으로 나뉘며, 학생들로부터 받은 강의 평가 점수가 높은 교수는 ‘우수 강의평가상’을, 플립러닝 강의 중 우수한 강의 평점을 받은 교수에게는 ‘우수 교과목 재설계 평가상’을 받는다.
2014년도 ‘우수 강의평상’은 권태혁 교수(자연과학부), 김병수 교수(자연과학부), 서관용(에너지 및 화학공학부), Bradley Tatar(기초과정부), Kathernie Ann Kim(전기전자컴퓨터공학부), 이상영 교수(에너지및화학공학부)가 ‘우수 교과목 재설계 평가상’은 기초과정부의 최진숙 , 이재연, 김진영 교수가 수상했다.
http://news.unist.ac.kr/kor/20150318-01/
New Paper is accepted to JOC
- 2014.06.08 -
Jung Hyun Kang, Hee Jin Kim, Tae-Hyuk Kwon,* Jong-In Hong, “Phosphorescent Sensor for Phosphorylated Peptides Based on an Iridium Complex” accepted to J. Org. Chem. (dx.doi.org/10.1021/jo5005263 | J. Org. Chem. 2014, 79, 6000−6005
ER Lab homepage is opened
- 2014.05.07 -