Introduction

NANOSCIENCE FOR ENERGY TECHNOLOGY AND SUSTAINABILITY explores primarily the superfast transport physics in the molecular space that 1D and 2D materials provide with. An understanding of this unique nanoscale phenomenon can aid innovation in the membrane technology towards energy and environment. We are also interested in field enhancement phenomena at the intersection of two metal nanowires. For bypassing cumbersome chemical synthesis of metal nanowires, we build concentric metal-dielectric nanowires directly on carbon nanotube by surrounding it with several-nanometer-thick dielectrics and metals. Random junctions that a spaghetti of these concentric nanowires are creating are key to ultrasensitive chemical sensing for monitoring bio-chemical reactions as well as the environment.

우리 에너지 및 지속가능성 지향 나노과학 연구실은 나노물질이 만들어내는 분자 척도 수준의 협소 공간에서 

일어나는 독특한 현상인 유체의 초수송 현상과 전자기파의 초증강 현상을 탐구하여, 에너지 환경 분야의 미래기술인 멤브레인 플랫폼과 초정밀화학 센서에 응용하기 위해 공학적 가능성을 연구하고 있습니다.

The Ministry of Science and ICT of Korean government has recognized our vision and awarded “Leading Researcher Program” since 2020. We are seeking enthusiastic and passionate you to create synergy with.

과학기술정보통신부에서 우리 연구실의 혁신적 연구 역량을 인정하여 리더 연구자 연구소로 지정해 주셔서 2020년부터 포항공과대학교 내에 저차원 전달 물리연구소라는 작은 연구소를 설립하고 국가 연구 과제를 통해 학생들이 연구에만 몰입할 수 있는 환경을 구축하였습니다. 분자들이 자기 자신의 크기보다 조금만 더 큰 공간에서 서로 배열하고 운동하는 양상들, 빛이 그 파장보다 작은 공간에서 거동하는 양상들은 아직도 알려진 바가 많지 않은 미지의 영역입니다. 바로 그 점이 우리 연구의 매력이 아닐까 합니다. 뛰어난 잠재력을 가진 학생들과 박사 후 연구원들과의 협업을 고대하고 있습니다.

Composition

Our lab comprises five subgroups.

우리 연구실은 총 5개의 세부 연구실로 구성되어 있습니다.

In the first subgroup, we synthesize a one-atom-thick orifice membrane by perforating such 2D materials as graphene. Undergoing little transport resistance, the thinnest feasible filter shows ultimate permeation of matter. We work on ecofriendly synthesis of porous graphene by chemical vapor deposition, catalyst engineering and big data analysis.

제 1 세부연구실에서는 다공성 그래핀의 합성에 관하여 연구하고 있습니다. 2차원 물질인 그래핀에 작은 구멍을 뚫으면, 원자 두께의 오리피스 멤브레인을 만들 수 있어요. 이렇게 자연이 허락하는 가장 얇은 필터를 통과하는 물질은 저항을 거의 받지 않아서 초수송 현상을 나타내게 됩니다.

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The second subgroup investigate tailoring of the selectivity of 2D membrane materials. We control the molecular space created in between 2D materials in order to promote selective transport of a chemical mixture, thereby engendering novel membrane material for chemical separation.

제 2 세부연구실에서는 2차원 물질을 차곡차곡 쌓을 때, 그 사이사이에서 만들어지는 넓은 2차원 공간을 제어하여, 그 공간을 통과할 수 있는 물질의 선택도를 높이려고 합니다.

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The third subgroup is engineering with the membrane materials of the former subgroups for the design and evaluation of the membrane device elements, with which to find applications in the areas of energy and environmental technology including seawater desalination, gas separation, next-generation batteries and membrane reactors. A rare combination of 2D membranology and plasmonics poses a potential to monitor precisely and non-invasively the reactions and transport near the membrane surface during separation or synthesis of matter.

제 3 세부연구실에서는 앞에서 합성한 멤브레인 소재들을 에너지 기술과 환경 기술에 적용하기 위해 공학적으로 디자인하고, 그 디자인을 실험적으로 검증합니다.

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To this end, our fourth subgroup elaborates core-sheath nanowire design for use as field-enhancing platform for surface enhanced Raman spectroscopy. One of the final goals is to coin an artificial spectroscopic nose.

제 4 세부연구실에서는 멤브레인 상에서 물질을 분리, 합성할 때의 반응 양상을 비침습적으로 아주 정밀하게 알아내기 위하여, 2차원 멤브레인에 대한 엔지니어링의 플라스모닉스라는 학문 분야를 결합한 연구를 수행하고 있습니다.

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Our fifth subgroup investigates the fluid transport physics in the low-dimensional space from the perspective of non-continuum mechanics, aiming at launching a new discipline: “Low-Dimensional Fluidics.” Over the two intriguing nanoscale phenomena, we study the unwritten chapters of Fluid Mechanics, Energy Transfer, and Membranology.

마지막으로, 제 5 세부연구실은 이론 그룹으로서, 기존의 연속체 역학으로 설명하기 어려운 저차원 공간 내의 유체 유동의 물리학을 탐구하고 있습니다.

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