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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
- 조회수494
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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
- 조회수538
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신개념 멀티컬러 무기 양자점소재 원천기술 개발_이재범 교수 연구팀

신개념 멀티컬러 무기 양자점소재 원천기술 개발 - 무기발광소재에서의 멀티컬러 발광 메커니즘을 세계 최초로 규명 - 새로운 바이오 이미징 / 디스플레이 소재 활용 가능성 - 중기부 소재부품장비 원천기술개발 과제로 대량생산공정 개발중 충남대 화학과 이재범 교수 연구팀(권준영 박사 (제1저자))은 부산대학교, 연세대 세브란스병원, 한국기초과학지원연구원, 경희대학교, 미시간대학과 공동연구를 수행하여 단일 크기의 입자에서 입사 빛의 파장에 따라 다른 형광 빛을 발광하는 양자점 (FeSe, 셀렌화철)을 합성하여 무기발광소재에서의 멀티컬러 발광 메커니즘을 세계 최초로 규명하였다. 양자점은 양자점의 직경에 따라 양자구속효과(quantum confinement)에 의해 발광 컬러가 달라지는 반도체 나노물질을 일컫는다. 본 연구에서 이재범 교수 연구팀은 기존 양자점의 직경으로 발광파장을 조절하는 방법과 다르게 외부광의 파장에 따라 같은 크기의 양자점의 발광파장이 현저히 달라지는 특성을 무기나노물질에서 확인하였다. 본 현상의 메커니즘을 밝히기 위해 전자현미경 및 광학 분석을 수행하였고, 밀도범함수 이론 기반 계산과 분자동역학 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 원자 층이 겹겹이 쌓여져 있는 구조를 가진 이 셀렌화철 양자점은 Fe-3d 오비탈에 의한 모트절연체 (Mott insulator)의 특성을 띠고, 이 때문에 띠끝(band edge)에 국부화된 전자상태를 만들게 되어 여기된 전자의 이완이 방해되게 된다. 본 연구진은 여러가지 표면안정제를 도입하여 셀렌화철의 층간 팽창정도를 조절하여 이러한 멀티컬러 발광 정도를 조절하였다. 본 연구결과는 기존에 종종 보고되었던 유기물 기반 멀티컬러 발광현상의 매커니즘과는 다르게 무기발광소재에서 처음으로 새로운 매커니즘을 제시한 연구결과이다. 셀렌화철 양자점의 바이오 이미징 분야에 응용 가능성을 보여주기위해 실제적으로 양자점을 이용해 뇌조직 이미징을 시도해 다양한 파장의 입사광에서 멀티컬러 발광을 보여주었다. 또한, 개발된 멀티컬러 무기 양자점소재를 이용해 새로운 디스플레이 소재를 만드는데 기여할 원천재료로 사용 가능성도 기대할 수 있다. 연구결과는 나노과학기술 분야의 세계적 학술지인 ‘나노 투데이 (Nano Today, Impact Factor: 20.722)’에 온라인 게재되었다. (논문 제목: Excitation-dependent emissive FeSe nanoparticles induced by chiral interlayer expansion and their multi-color bio-imaging, https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101424) 이번 연구는 정부(미래창조과학부, 보건복지부)의 재원으로 한국연구재단과 한국보건산업진흥원의 지원을 받아 수행되었고 (NRF-2019K1A3A1A18116066, 2019R1A2C2007825, 2015M3D1A1070609, 2021R1A5A1032937, HI19C0754) 중소기업부 소재부품장비 원천기술개발 과제로 대량생산 공정을 개발중이다.
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- 작성자화학과
- 작성일22.02.15
- 조회수639
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옥수수콘 재활용 탄소전극으로 희토류 금속 회수_충남대 주민희 석사과정생, ‘Composites Part B: Engineering’ 논문 게재

옥수수콘 재활용 탄소전극으로 희토류 금속 회수 충남대 주민희 석사과정생, ‘Composites Part B: Engineering’ 논문 게재 ▲ 충남대 주민희 석사과정생 충남대학교(총장 이진숙) 응용화학공학과/화학과 주민희 석사과정생(지도교수: 손영구, 이충균)이 옥수수콘 재활용 탄소전극을 이용해 희토류 금속 회수에 성공했다. 응용화학공학과/화학과 주민희 석사과정생이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 유명 학술지인 ‘Composites Part B: Engineering’(IF: 9.078)에 지난 20일 온라인으로 게재됐다. (논문 제목: X-ray Micro Computed Tomography and Efficient Electrochemical Recovery of Lanthanides on Porous Carbon Cylinder Electrodes) 이번 연구에서 주민희 석사과정생은 상품 포장시 완충제로 쓰이는 옥수수콘 소재의 패키징 물질을 아르곤 조건에서 분해해 안정된 다공성 순수 탄소전극으로 제작했다. 주민희 석사과정생은 이렇게 제작된 재활용 탄소전극에 전기화학적인 방법을 가함으로써 버려진 물질에서 희토류 금속들을 회수하는 데 성공했다. 또, 탄소전극을 X-선 CT 촬영함으로써 전극의 내부를 이미지화했고, 향후 회수율 증가와 같이 연구 효율을 높이는 데 활용할 예정이다. 손영구 교수는 “이번 연구는 버려지는 물질을 이용해 다공성 탄소전극 개발했을 뿐만 아니라 개발된 탄소전극을 통해 희토류 등 귀한 금속들을 전기화학적으로 회수한 후 재활용하는 응용연구에 폭넓게 적용될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단 원자력 연구기반 확충사업(전략기초) 및 응용화학공학과(BK21 4차 산업혁명 대응 융합형 화공소재 교육연구단)의 지원 아래 수행됐다.
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- 작성자화학과
- 작성일21.12.23
- 조회수771
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2021년 소재화학연구소 국제학술대회 개최

[[ 2021년 소재화학연구소 국제학술대회 개최 ]] 2021 Online International Symposium on Materials Chemistry November 11th (Thursday) 2021 Place: Zoom platform https://cnu-ac-kr.zoom.us/j/85948816307 Meeting ID: 859 4881 6307
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- 작성자화학과
- 작성일21.11.26
- 조회수799
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2021 Global Young Scientists Summit (GYSS) : 최영은(석사2), 최유진(학부4) 학생

2021 Global Young Scientists Summit (GYSS) 프로그램 최종 선발 : 최영은(석사2), 최유진(학부4) 학생 최영은, 최유진 학생(지도교수 이재범)은 싱가포르 연구재단이 주최하는 제10회 “Global Young Scientists Summit”의 신청자 1,700명 중 최종 선발자가 되었다. 이 프로그램은 과학기술 전 분야의 노벨상 수상자 등 저명한 과학자들의 강연과 토론 기회를 제공하며, 세계 우수 신진 과학도들 간의 학술 교류를 통한 인적 네트워크 형성을 목표로 하고 있다. 최영은 학생은 석사 과정생으로 Participant의 자격을 가져 소규모 그룹 세션, 연구 하이라이트 동영상 경연대회에 참가하며, 최유진 학생은 학부생으로 Viewer의 자격을 가져 강연, 패널 토론, 엑스포 전시회 등에 참여가 가능하다. 최영은 석사과정생은 광전자, 디스플레이, 태양전지, 바이오 센싱 이미지 소재 등으로 다양하게 응용이 가능한 친환경적이며 중금속/희토류를 사용하지 않는 양자점 개발 연구 중이다. 이를 통해 질병 조기진단을 위한 생체 적합 형광 표지자 및 센싱 디바이스 개발과 관련된 연구를 진행 중이다. 최유진 학부생은 최영은, 강효진, 이재경으로 구성된 양자점 개발 팀에서 이재범 교수님의 지도를 받고 있다.
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- 작성자화학과
- 작성일21.11.18
- 조회수642
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원유광(Huu-Quang Nguyen) 화학과 박사과정생 (지도교수 이재범교수), 한-스위스 박사과정생 연수사업 최종 선정

원유광(Huu-Quang Nguyen) 화학과 박사과정생 (지도교수 이재범교수), 한-스위스 박사과정생 연수사업 최종 선정 원유광 박사과정생, 스위스 연구사업 최종 선정 “에어로겔 내의 마그네토플라스모닉 나노입자 자기조립” 연구 수행 “에어로겔 내의 마그네토플라스모닉 나노입자 자기조립” 연구 수행 화학과 원유광 박사과정생이 지난 11월3일(수), 한국 연구재단과 취리히 연방공과대학교 (ETH Zurich) 주관하는 2021년 한-스위스 박사과정생 연수사업에 최종 선정됐다. 이번 선정 결과에 따라 원유광 박사과정생은 취리히 연방공과대학교 재료학과(D-MATL)로 최대 3개월간 '에어로겔 내의 마그네토플라스모닉 나노입자 자기조립'이라는 주제로 교환연수를 다녀올 예정이며, 연구에 필요한 모든 재원을 지원받는다. 원유광 학생은 호치민국립대학 화학과를 졸업하고 정부초청장학생으로 충남대 화학과에서 프로테오믹스와 분리분석을 김정권 교수님의 지도아래 석사를 했다. 석사기간중 10편의 논문을 출간하였고, 그 중 3편은 본인이 주저자이다. 현재, 같은 화학과 이재범 교수 실험실에서 나노구조체 어셈블리를 이용한 메타물질 개발과 극미량센싱 플랫폼을 개발중이다. 한편, 취리히 연방공과대학교 (ETH Zurich)는 스위스 내 대학 랭킹 1위를 차지하고 있으며, 2022년 기준 THE 세계 대학 랭킹 15위, 2022년 QS 세계 대학 랭킹 8위에 등재되었다.
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- 작성자화학과
- 작성일21.11.09
- 조회수667
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2021 대전권역 시장연계 창업탐색 (Pre I-Corps) 프로그램 우수상 수상

2021 대전권역 시장연계 창업탐색 (Pre I-Corps) 프로그램 우수상 수상 : 김영미 (석사2), 박세정(석사1) 팀 DCC (Detection by Color Change) KAIST 기술창업혁신단과 충남대학교 창업진흥단이 공동으로 주관하는 시장연계 창업탐색 지원사업의 일환인 “2021 대전권역 Pre I-Corps 프로그램” (10월 28-30일, 11개 예비창업팀 참가)에서 김영미 (석사2), 박세정 (석사1) 학생 (지도교수: 이재범)이 우수상을 수상하였다. 연구팀은 자성금속 나노입자를 이용한 준안정 광자 배열로 된 센싱플랫폼을 이용한 중금속이온 검출센서, 물함유량에 따른 습도센서 패치, 생활과학교실(초,중,고) 대상의 체험용 키트 상용화 등의 가치를 창출해 내었다. 이에 따른 고객발굴을 진행하여 Business Model Canvas 활동을 통해 특정 타겟 (정부기관_대전지방식약청 유해물질분석과, 요양원, 어린이집, 가정, 생활과학교실 등)에 대한 우리 기술의 가치제안을 진행하고 가치 창출을 위한 핵심활동 및 고객관계, 채널, 수익구조를 확립하는 창업 교육을 우수한 성적으로 이수 완료하였다. 우수한 성적을 거둔 학생들에게는 내년 여름방학동안 미국에서 3주동안 열리는 I-Corps 프로그램에 참가할 자격이 주어진다.
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- 작성자화학과
- 작성일21.11.01
- 조회수607
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장혜지 대학원생, 학회 우수포스터 발표상

장혜지 대학원생, 학회 우수포스터 발표상 수상 대한화학회, 한국진공학회서 연이어 수상 자연과학대학 화학과 대학원 석사과정에 재학 중인 장혜지 대학원생(지도교수: 손영구, 이충균)이 올해 연이어 유명 국내 학회에서 우수 포스터 발표상을 수상했다. 장혜지 학생은 지난 10월, 128회 대한화학회 학술발표회에서 ‘CO2 reduction by photocatalytic and photoelectrocatalytic approaches over Eu(III)-ZnGa2O4 nanoparticles and Eu(III)-ZnGa2O4/ZnO nanorods’발표로 환경/에너지 분과에서 우수포스터상을 받았다. 장혜지 학생은 지난 2월, 60회 한국진공학회에서 ‘Eu(III) 이온이 도핑된 SrTiO3 나노입자의 광촉매 특성연구’로 에너지 기술분과에서 우수포스터상을 수상한 바 있으며, 석사과정 1년 동안 두편의 SCIE 주저자 논문을 발표했다. 손영구 교수는 “대학원생들이 힘든 훈련과정을 인내하면서 열정을 가지고, 미래 대한민국을 이끌어 나갈 수 있는 인재로 거듭나는 것에 교육자로서 보람을 크게 느낀다”고 했다. 한편, 본 연구는 한국연구재단의 지역대학 우수과학자 및 중견연구자 사업 지원 아래 수행됐다. [관련링크] https://plus.cnu.ac.kr/_prog/_board/?mode=V&no=2482436&code=sub07_0703&site_dvs_cd=kr&menu_dvs_cd=0703&skey=&sval=&site_dvs=&ntt_tag=&GotoPage=
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- 작성자화학과
- 작성일21.11.01
- 조회수629

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