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친환경적 철 기반 양자점 대량합성 기술 개발_화학과 이재범교수 연구실

친환경적 철 기반 양자점 대량합성 기술 개발 수용액/유기용매 기반 대량합성 개발, 디스플레이/바이오이미징 등에 응용 Chemical Engineering Journal 10월호에 출간 제1저자인 강효진 박사과정학생은 ‘이공계 박사과정생 연구장려지원사업’에 선정 충남대 화학과 이재범 교수 연구팀 (제1저자: 강효진 응용화학공학과 박사과정)은 중소기업부 소부장 과제로 기술이전 받은 ㈜ 아단소니아 (청주 소재) 기업과의 협력 연구를 통해 원재료뿐만 아니라 합성방법까지 친환경적인 양자점 대량합성에 성공하였다. 더불어, 유기 및 수용액 기반 합성방법과 상전이(Phase Transfer) 과정을 연구하여 이를 목적 (바이오/전기전자재료)에 맞게 활용할 수 있도록 하였다. 양자점은 반도체 나노 결정이라고 불리며, 2-10nm의 직경을 가지면서, 입자 크기에 따라 독특한 전기 및 광학적인 특성을 지닌다. 이러한 특성으로 인해 바이오 이미징, 디스플레이, 태양전지 등 다양한 분야에서 활용되고 있고, 12대 국가 전략기술에도 선정된 물질이다. 예를 들면, 마이크로 LED, QLED와 같은 차세대 디스플레이의 발광체로 연구되고 있는 수명과 효율이 안정적인 InP, InGaP 등이 있다. 하지만 이들은 생산 단가 비용이 높고, 전주기적 사용환경이 친환경적이지 않다는 단점을 지닌다. 이재범 교수 연구팀에서는 친환경 물질인 철(Fe)과 셀레늄(Se)을 대체소재로 연구하고 있다. FeSe는 크기에 따라 발광색이 변하는 게 아닌 입사광의 파장에 따라 발광색이 변하는 독특한 광학 특성을 가지고 있어, 새로운 발광체로서의 잠재력을 보여준다. 이를 사용해 바이오 이미징과 디스플레이에 사용될 수 있다는 실증 연구를 마쳤고, 이번에는 생산방법을 개선하여 산업화에 진일보 하게 되었다. 구체적으로, FeSe 양자점의 합성 방법을 개선하여 입자의 안정성과 크기를 조절하기 위해 아미노산을 리간드로 활용하는 5L 규모의 친환경적 대량생산 방법을 개발하였다. 이번 연구결과는 화학공학 및 나노기술 분야 국제 저명 학술지 ‘Chemical Engineering Journal (IF: 16.744)’에 10월 게재될 예정이다 (논문 제목: Optimizing scalable synthesis of high-quality FeSe quantum dot in organic and aqueous states, https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145034). 또한, 1저자인 강효진 박사과정학생은 ‘이공계 박사과정생 연구장려지원사업’에 선정되어 한국연구재단의 안정적인 지원을 받으면서 관련 연구를 진행하고 있다. 이재범 교수 강효진 박사과정생 대량생산 과정 및 MEDE효과, 대량생산 시뮬레이션
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- 작성자화학과
- 작성일23.09.07
- 조회수110
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금속 플라즈몬 강화 란타나이드 형광 나노복합체 입자 합성 성공_화학과 이재범 교수연구실

금속 플라즈몬 강화 란타나이드 형광 나노복합체 입자 합성 성공 환경오염물질의 실시간 모니터링 및 바이오 이미징에 이용 란타나이드가 도핑된 나노물질은 강렬하고 선명하며 오래 지속되는 광발광을 특징으로 하는 뛰어난 특성으로 인해 센싱 및 이미징 분야에서 큰 주목을 받고 있습니다. 특히 충남대학교 자연과학대학 화학과 이재범 교수가 이끄는 연구팀이 인상적인 성과를 내고 있습니다. 박사과정 학생인 원미지 (My-Chi Nguyen) 와 원유광 (Huu-Quang Nguyen)의 공동 연구를 통해 코어-쉘 자기 플라즈몬 나노입자에 유로피움 복합체를 성공적으로 통합해 뛰어난 특성을 자랑하는 광발광 나노구조체를 만들어냈습니다. 은 코어와 코어-쉘 구조로 합성된 유로피움이 도핑된 나노입자는 비플라즈몬 나노입자에 비해 광발광 강도와 수명이 모두 향상된 것으로 나타났습니다. 이러한 향상은 나노 물질의 발광 특성을 높이는 데 매우 효과적인 것으로 입증된 금속 플라즈몬 유도 형광에 기인할 수 있습니다. 이 혁신적인 형광 자기 플라즈몬 구조의 다용도성은 광발광 기능 그 이상으로 확장됩니다. 유로륨이 도핑된 나노 입자의 담금질 현상은 다른 일반적인 양이온과 음이온의 영향을 최소화하면서 금속 이온, 특히 구리(II) 이온의 농도를 정량화하기 위한 플랫폼으로 독창적으로 활용되었습니다. 이러한 특징은 현장 환경 분석 및 수질 관리를 위한 폐기물이 없고 완전히 회수 가능한 테스트 분석법으로서, 이 나노물질의 잠재력은 최근 메콩프로젝트 (남아시아 메콩강유역 주변국가 환경기금)에서 베트남 페니카 대학과의 공동제안서가 1차를 통과하는 성과를 거두었습니다. 이 연구는 충남대학교의 지원(2020~2021년)으로 수행되었으며, 재료과학 분야 다학제 간 학술지 '머티리얼스 투데이 나노 (Materials Today Nano, 영향력 지수: 10.3)'에 게재되었습니다. 게재 제목은 "수성 구리 이온의 실시간 모니터링을 위한 금속 플라즈몬 강화 란타나이드 형광 나노입자" (Metal Plasmon-Enhanced Lanthanide Fluorescent Nanoparticles for Real-Time Monitoring of Aqueous Copper Ions) 입니다. 저널 주소: https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2023.100380
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- 작성자화학과
- 작성일23.07.31
- 조회수180
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물리화학 에너지환경 솔루션 연구실 대학원 졸업생들 삼성 SDI, POSCO, LG화학 대거 대기업 취업

물리화학 에너지환경 솔루션 연구실 대학원 졸업생들 삼성 SDI, POSCO, LG화학 대거 대기업 취업 자연과학대학 화학과 물리화학 에너지환경 솔루션 연구실(지도교수: 손영구, 이충균) 석사 졸업생들이 22, 23년 동안 대거 대기업에 취업하는 쾌거를 이루었다. 위 사진 왼쪽부터 주민희 졸업생은 삼성 SDI, 양주현 졸업생은 POSCO, 아래 장혜지와 김영준 졸업생 둘 모두 LG화학 연구소에 입사를 하였다. 손영구 교수가 이끄는 에너지 환경 솔루션 연구실은 매년 학부생들이 논문을 내는 연구실로 알려져 있고, 연구실에서는 학부생과 대학원들에게는 교과서에서 배운 이론과 연구과정 접목을 통해 실무능력을 향상 시키는 훈련, 팀워크 훈련, 지도교수와 매주 2회 대화형 개인 미팅 훈련을 통해 바로 사회로 진출해 실무형에 바로 적응 할 수 있도록 맞춤형 훈련을 하고 있다. 에너지환경 솔루션 연구실은 학생들이 캡스톤 과정부터 시작하여, 주말에도 실무형 능력 훈련과 목표를 위해 성실하게 배움을 실천하고 있고, 석사졸업 전 까지는 주저자 논문 5편을 포함 총 10편 이상의 논문에 자신의 결과물을 이루는 목표로 삼고 있다. 그 결과로, 특히 여학생들이 계속하여 100% 대기업에 취업하는 쾌거를 이루고 있다. 21년도 석사 졸업생(여) 2명도 공공기관과 롯데에 입사하였다.
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- 작성자화학과
- 작성일23.07.11
- 조회수404
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2023 소재화학연구소 국내학술대회 및 대한화학회 대전충남세종지부 하계학술대회 진행

2023 소재화학연구소 국내학술대회 및 대한화학회 대전충남세종지부 하계학술대회 일시 : 2023. 6. 30 (금) 장소 : 충남대학교 자연과학대학 4호관 109호 및 중앙로비
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- 작성자화학과
- 작성일23.07.03
- 조회수494
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박고은 학생, 'ACS Applied Energy Materials' 논문 게재

박고은 학생, 'ACS Applied Energy Materials'논문 게재 서로 다른 원소로 구성된 합금의 이산화탄소 에너지 변환 작동 과정 연구 자연과학대학 화학과 4학년 박고은 학생(지도교수: 손영구, 이충균)의 제1저자 논문이 최근 국제 유명 학술지 'ACS Applied Energy Materials'(IF: 6.959)에 게재 승인됐다.(논문 제목: Interfacial Electronic Structures and Fischer-Tropsch Synthesis Path by Electrochemical CO2/CO Reduction for Ternary CuNiZn Alloy) 박고은 학생은 이번 논문에서 3개의 다른 원소들로 구성된 합금이 이산화탄소 에너지 변환에서 어떻게 작동하는지 연구했다. 박고은 학생은 에너지 환경 솔루션 연구실의 학부 연구생으로 합류해 국립대육성사업 자연과학대학 CNU드림꾸러미(특수실험실습 프로그램), 화학과 캡스톤 교과목, 화학과 예비대학원 연구프로그램 등에 적극 참여하는 등 학업과 연구를 성실하게 수행하면서 이번 성과를 거뒀다. 매년 화학과 학부생들은 손영구 교수가 이끄는 에너지 환경 솔루션 연구실에서 우수한 연구 논문을 작성하고 있으며, 박고은 학생은 이번에 논문을 통해 일곱 번째로 학부생 논문 작성자 명단에 이름을 올렸다. 손 교수는 연구실 소속 학부생과 대학원들에게 교과서에서 배운 이론과 실제 연구과정을 접목해 실무능력을 향상 시키는 훈련, 팀워크 훈련, 매주 2회 대화형 개인 미팅 훈련을 통해 바로 사회에 나아가 실무형에 바로 적응 할 수 있도록 맞춤형 훈련을 진행하고 있다. 그 결과, 2022~2023년, 2년 동안 연구실 소속 재학생들이 공공기관, 롯데, 삼성, LG, 포스코, 모두 100% 대기업에 취업을 하는 기록을 세웠다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업 (주기율표상 이산화탄소 에너지 전환 효율과 선택성 증가를 위한 로드맵 제시)의 지원 아래 수행됐다.
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- 작성자화학과
- 작성일23.06.22
- 조회수283
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2023년도 기초연구실 지원사업 선정_이재범교수(사업단장), 김정권교수

2023년도 기초연구실 지원사업 선정 - 유전병 특이 점돌연변이 DNA 검출 비대칭 광학/질량센서 개발 - 충남대 화학과 이재범, 김정권, 수의학과 송중현, 분당서울대병원 이비인후과 최병윤 · 최근 고령 산모증가, 소수 건강한 자녀만을 바라는 경향, 환경오염 및 공해에 대한 우려로 유전병에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, DNA 점돌연변이 (DNA point mutation)는 염기쌍 하나가 바뀌거나 더해지고, 또는 사라져서 발생하는 돌연변이로서 다양한 유전병을 유발할 수 있다. 대표적으로 리프라우메니 증후군, 암, 난청, 루게릭병, 가부키 증후군, 18번 염색체단, 또는 장완결실 증후군 등의 질환이다. · 본 기초연구실 연구팀은 충남대 화학과 분석화학 이재범 (사업단장), 김정권 교수 연구팀의 주도로 분당서울대병원 최병윤 교수 연구팀과 충남대 수의과대학 송종현 교수 연구팀과의 협업으로 유전병 Case study를 통해 새로운 진단방법을 개발하고자 한다. · 본 연구그룹은 극미량 농도의 유전병 특이 점돌연변이 DNA를 검출하는 카이럴 비대칭 광학/질량센서를 개발하고자 함. 구체적으로, 1) 유전병 (리프라우메니 증후군, 암, 난청)의 셀프 헬스케어 및 맞춤의료를 위한 차세대 현장/자가 진단 플랫폼으로 요구를 충족시키고, 조기정밀진단, 정확한 예측을 위한 새로운 패러다임의 진단방법에 도전함. 2) 유전병 조기진단의 한계를 극복할 가) 유전병 발병을 미리 예측할 수 있는 바이오마커 및 동물 모델, 인체샘플 확보 나) 이의 새로운 분석방법 (플라즈모닉 카이럴 분석/질량분석), 다) 인공지능을 이용한 보다 정밀한 진단법을 개발하고자 한다. 3) 병태생리 규명을 위한 마커를 통해 카이럴 분광분석 및 질량분석 바이오센싱 및 이미징 할 수 있는 기술, 통계모형을 이용해 마커들이 유전병의 진행에 미치는 영향의 계량화, 인공지능을 이용한 자동화된 진단 기술을 개발할 것임. 이재범 교수 김정권 교수 송중현 교수 최병윤 교수 키랄 바이오센서 질량분석 소동물 유전성 질환 유전성 난청환자
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- 작성자화학과
- 작성일23.06.21
- 조회수539
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맹주영 석사과정생, 'Chemical Engineering Journal'논문 게재

맹주영 석사과정생, 'Chemical Engineering Journal'논문 게재 전기화학 방법을 이용한 친환경 액체연료 제조법 제시 자연과학대학 화학과 맹주영 석사과정생(지도교수: 손영구, 이충균)이 제1저자 논문을 통해 전기화학 방법을 이용한 친환경 액체연료 제조법에 대한 가능성을 제시했다. 이번 연구 결과는 국제적인 유명 학술지 'Chemical Engineering Journal'(IF: 16.744, 상위 2.8%)에 게재 승인됐다.(논문 제목: Electrochemical CO2 reduction versus CO reduction over Au/Ti electrocatalyts in phosphate buffer condition) 액체연료 생산은 일반적으로 고온-고압하에서 syngas (CO + H2)를 Fischer-Tropsh 반응을 통해 연구 및 상업화돼 왔지만, 맹주영 학생은 매우 드문 전기화학 방법을 이용해 보다 친환경적인 액체연료 제조법을 제시했다. 맹주영 학생은 이번 연구 뿐만 아니라 석사과정 동안 주저자로 Applied Surface Science 2편, Journal of Physical Chemistry C 1편 논문을 발표했고, 현재도 주저자로 심사중인 논문과 Applied Catalysis B를 포함한 10여편 이상의 논문에 공동저자로서의 역할을 수행했다. 손영구 교수는 "많은 실패와 힘든 과정 속에서도 맹주영 학생이 좌절하지 않고 끊임없이 노력하는 자세 덕분에 이번 연구 결실을 거둘 수 있었다"며, "연구소나 기업이 요구하는 인재상을 갖춘 맹주영 학생은 향후 사회에 진출해서는 대한민국의 과학을 이끌어 가는 큰 인재가 될 것"이라고 말했다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업 (주기율표상 이산화탄소 에너지 전환 효율과 선택성 증가를 위한 로드맵 제시)의 지원을 받아 수행됐다
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- 작성자화학과
- 작성일23.06.08
- 조회수240
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김선희 대학원생(지도교수:조우경교수),한국공업화학회 우수논문상 수상

김선희 대학원생,한국공업화학회 우수논문상 수상 자연과학대학 화학과 대학원 박사과정에 재학 중인 김선희 대학원생(지도교수: 조우경)이 2023년 한국공업화학회 춘계 학술대회에서 ‘Development of Glycol Chitosan-Based Quaternary Ammonium Materials as Novel Antimicrobial Agents’ 발표로 우수논문상(포스터)을 부상과 함께 수상하였다. 김선희 학생은 앞으로도 다양한 박테리아 종에 대한 감염을 억제할 수 있는 신규 항생제 개발 및 생체재료 기반 응용 연구를 수행할 예정이다. 한편, 본 연구는 한국연구재단의 기본연구사업 및 기초연구실 과제 지원 아래 수행됐다.
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- 작성자화학과
- 작성일23.05.31
- 조회수217
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고굴절 셀레늄 빗자루모양의 나노 키랄구조체 합성 성공_이재범교수 연구팀

고굴절 셀레늄 빗자루모양의 나노 키랄구조체 합성 성공 이로서 단일 나노구조체에서 키랄 빛의 선택적 조작 가능 충남대학교 화학과 이재범 교수 연구팀 (공동교신저자)은 한국과학기술원 (염지현 교수)과 캠브리지 대학교 (실비아 비그놀리니 교수)와 공동연구를 수행하여 고체 광학 소자인 고굴절률 키랄 셀레늄 빗자루모양의 나노구조체를 합성해 단일 나노구조체에서 빛의 조작을 가능케 하는 기술을 개발하였다. 이번 연구는 "Chiral Se Nanobrooms with Wavelength and Polarization Sensitive Scattering" 라는 논문으로 Advanced Functional Materials지 (IF:19.924)에 4월 25일자로 게재되었다. (제1저자: 권준영 박사) (https://doi.org/10.1002/adfm.202300927) 유전체 나노소재는 플라즈모닉 나노소재에 비해 강한 비교적 간단한 구조에서도 전기적 자기적 공명을 띨 수 있고, 상대적으로 낮은 에너지 손실을 가지기 때문에 다양한 분야에서 응용 가능성이 높은 소재로 부상하고 있다. 그러나, 기존의 유전체 나노소재 제조 공정은 주로 top-down 방식으로 비효율적이며 생산 수량에도 한계가 있기 때문에 실제적인 응용이 제한되어 왔다. 이를 해결하기위해 이번 연구에서는 삼방정계 셀레늄(trigonal Se)의 결정구조를 가진 고굴절률 빗자루모양 나노구조체를 콜로이드상에서 비교적 간단하게 합성하는 방법을 제시하였고, 높은 빛의 산란 특성을 활용하여 2D 및 3D 프린팅용 잉크로 응용성을 보여주었다. 또한, 이전까지는 보고되지 않았던 키랄구조에 의한 원편광 산란과 같은 광학 특성이 발견되었다. 이러한 고굴절률 단일 나노구조체에서의 이중컬러 산란 및 원편광 및 선편광 컨트롤 특성은 태양 전지 분야부터 광 통신 장치 제작, 2D와 3D 잉크까지 다양한 분야로 응용이 가능하다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업, 박사후 국외 연수 사업, 우수신진과제 등의 과제 지원을 받아 진행되었다. <나노 빗자루구조체 합성방법과 이의 카이럴 광학 특성 평가>
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- 작성자화학과
- 작성일23.05.08
- 조회수227

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