정현식

2차원 물질의 양자물리 및 신소재 개발

본 연구실은 그래핀, 전이금속 칼코게나이드(TMDs), 2차원 자성물질 등 신개념 2차원 물질 및 반데르발스 복합구조의 물성과 양자물리 현상에 대한 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 2차원 자성물질에서 100년 가까이 이론적으로만 예측되었던 자기정렬을 실험적으로 검증하고, 새로운 양자 상태인 엑시톤과 준입자를 발견하여 세계적 학술지인 Nature에 다수의 논문을 게재하는 등 학계에 큰 기여를 하고 있습니다. 이러한 연구는 물질의 기본적인 물리적 특성 규명뿐만 아니라, 양자 컴퓨팅, 스핀트로닉스, 고성능 차세대 전자 소자 개발의 핵심 기반을 마련하고 있습니다. 우리는 최첨단 분광학 기술과 다양한 물리 모델(XY, Ising, Heisenberg 모델)을 활용하여 물질의 특성을 심층적으로 분석하며, 이를 통해 2차원 물질이 가진 무한한 잠재력을 탐구하고 새로운 응용 가능성을 제시합니다. 이 연구는 미래 기술 혁신을 위한 근본적인 이해를 제공하며, 혁신적인 소재 기반 기술의 발전에 기여할 것입니다.

첨단 분광학 기반 나노물성 분석 및 센서

본 연구실은 초미세 분광학 기술을 활용하여 나노 반도체 구조 및 2차원 물질의 물성을 정밀하게 측정하고 분석하는 데 탁월한 역량을 보유하고 있습니다. 특히, 공초점 현미경 기반의 고감도 라만분광 기술은 나노 단위의 물질 특성을 비파괴적으로 규명하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이러한 분석 기술은 단순히 물질의 특성을 이해하는 것을 넘어, 차세대 전자소자 및 광학 소자 개발에 필수적인 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐, 금속 칼코게나이드 등 다양한 2차원 물질의 최적화된 응용을 가능하게 합니다. 또한, 유연 기판 상 박막 전사 기술과 결합하여 플렉서블 전자 소자 개발에 기여하고 있습니다. 연구실은 이러한 기반 기술을 바탕으로 혁신적인 센서 기술, 특히 내구성과 감도가 개선된 수소 센서 개발에 집중하고 있습니다. 다수의 관련 특허를 통해 증명된 우리의 기술은 수소 에너지 시대의 안전 인프라 구축 및 다양한 환경/산업용 센서 개발에 직접적으로 활용될 수 있으며, 학계와 산업계 양쪽에 중요한 파급효과를 가져올 것입니다.

차세대 에너지 및 플렉서블 소자 개발

본 연구실은 차세대 에너지 소자 및 플렉서블 전자 소자 개발을 위한 핵심 기술 연구에 매진하고 있습니다. 고효율 CIGS 및 CZTS 박막 태양전지 개발은 물론, 수소 연료전지용 광센서 기술 연구 개발을 통해 친환경 에너지 솔루션 제공에 기여하고 있습니다. 특히, 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐, 금속 칼코게나이드 등 다양한 2차원 물질을 활용하여 유연 기판 상에 고품질 박막을 형성하고, 이를 롤투롤 공정에 적용 가능한 제조 기술을 개발하여 플렉서블 전자 소자 상용화의 가능성을 열고 있습니다. 박막 전사 기술 및 격자 방향 조절 시스템에 대한 독자적인 특허를 보유하며, 유연하면서도 전기적 물성이 우수한 차세대 소자 구현에 필요한 원천 기술을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 플렉서블 디스플레이, 웨어러블 기기, IoT 센서 등 다양한 미래 산업 분야에 응용될 수 있으며, 활발한 산학협력과 기술사업화를 통해 연구 성과가 실제 시장에서 가치를 창출할 수 있도록 노력하고 있습니다.