Research

전기화학은 물질간의 전자의 이동에 따라 발생하는 화학반응 (산화, 환원 반응)에 대한 연구 또는 이와 반대로 화학반응을 통해 얻어지는 전기에너지를 연구하는 학문입니다. 

전기화학을 이용한 응용분야는 화학물질 또는 혈당센서와 같이 생체물질을 전기화학적 방법으로 분석하는 전기분석화학 분야, 전기화학 반응의 효율성을 높이는 전기화학 및 광촉매 개발 분야, 리튬배터리, 연료전지, 태양전지 등 에너지 변환 및 저장 분야 등이 있습니다.

본 연구실에서는 도파민 등 생체물질 검지를 위한 전기화학 센서 개발, 전기화학 반응을 활용한 전기화학발광 현상의 연구 및 센서 개발, 나노물질을 활용한 전기화학 반응 연구 및 촉매 개발 등을 수행하고 있습니다.

바이오센서라 함은 DNA, RNA, 단백질, 신경전달물질, 바이러스 등 생체 내 관심있는 바이오물질을 정성 및 정량적으로 분석하는 장치를 의미합니다.

최근 이슈가 되고 있는 코로나바이스러스 감염증(COVID-19) 을 검지하는 코로나 바이러스 키트가 바이오센서의 대표적인 예라 할 수 있습니다. 바이오센서에서 중요한 것은 원하는 타겟물질을 선택적으로 결합하는 수용체를 설계하는 것인데, 보통은 생체 내 항체의 면역반응을 활용하여 면역센서(immunosensor)가 많이 사용되고 있습니다. 센싱을 할 때 광학, 전기화학, 질량, 표면플라즈몬 등 다양한 방법을 활용해서 검지할 수 있습니다.

본 연구실에서는 전기화학적 방법, 광학적 방법 등을 활용하여 DNA 센서, 신경전달 물질인 도파민 센서, 인플루엔자 바이러스 센서 등의 개발에 대한 연구를 하고 있습니다.

나노(nano)라 함은 10의 -9제곱 (0.000000001)의 의미로, 나노화학은 수 nm~수백 nm 크기에 해당하는 영역의 물질을 다루고 나노물질들 사이의 화학반응을 다룹니다.

나노스케일에서 일어나는 물리, 화학적 현상은 실생활과 관련된 벌크(bulk) 상태에서 일어나지 않는 특이한 현상을 보이기 때문에 많은 연구자들이 흥미를 갖습니다. 다른 분야에 비해 신생학문이기 때문에 첨단 기술 및 기법을 이용해서 연구를 수행하고 있으며 발전속도도 매우 빠른 분야입니다. 나노입자 및 나노구조를 미세하게 조절하면 광학적, 전기적, 촉매적 성질들을 이끌어 낼 수 있어 다양한 분야에 응용이 가능합니다. 특히 생체물질의 크기가 나노스케일에 해당하므로 나노물질을 활용한 바이오센서 개발, 질병진단 및 치료 등에 응용이 활발하게 이루어지고 있습니다.

나노플라즈모닉스는 금속 나노구조체에 빛을 비출 때 금속의 자유전자들과 전자기파인 빛과의 상호작용으로 생성되는 표면 플라즈몬(surface plasmon)과 관련된 신생학문입니다. 나노플라즈모닉스를 활용하면 금속 나노구조체에 따라 다양한 빛깔의 빛을 나타내거나 증폭할 수도 있고, 빛을 나노미터 수준의 영역에 포커싱 할 수도 있으며, 회절한계로 제한받는 광학 현미경의 분해능을 뛰어넘는 나노미터 수준의 분석도 가능합니다. 또한 플라즈몬의 에너지를 활용하여 촉매 현상에 응용할 수도 있습니다.

본 연구실에서는 다양한 나노입자와 나노구조체의 합성 및 거동연구와 나노갭을 조절한 플라즈몬 증강 광학(형광, 산란, 라만 등)현상 파악, 전기화학 및 광촉매 또는 발광소재로의 응용에 대한 연구를 하고 있습니다.