발전기금
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- [김선국 교수님_Nature Communications] Highly sensitive active pixel image sensor array driven by large-area bilayer MoS2 trans
- □ Paper title : Highly sensitive active pixel image sensor array driven by large-area bilayer MoS2 transistor circuitry □ Journal : Nature Communications □ Author : Prof. Sunkook Kim □ IF : 14.919 □ Abstract Various large-area growth methods for two-dimensional transition metal dichalcogenides have been developed recently for future electronic and photonic applications. However, they have not yet been employed for synthesizing active pixel image sensors. Here, we report on an active pixel image sensor array with a bilayer MoS2 film prepared via a two-step large-area growth method. The active pixel of image sensor is composed of 2D MoS2 switching transistors and 2D MoS2 phototransistors. The maximum photoresponsivity (Rph) of the bilayer MoS2 phototransistors in an 8 × 8 active pixel image sensor array is statistically measured as high as 119.16 AW−1. With the aid of computational modeling, we find that the main mechanism for the high Rph of the bilayer MoS2 phototransistor is a photo-gating effect by the holes trapped at subgap states. The image-sensing characteristics of the bilayer MoS2 active pixel image sensor array are successfully investigated using light stencil projection.
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- 작성일 2022-02-07
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- [김상우 교수님_Advanced Energy Materials] Ultrahigh Power Output from Triboelectric Nanogenerator Based on Serrated Electrode
- □ Paper title : Ultrahigh Power Output from Triboelectric Nanogenerator Based on Serrated Electrode via Spark Discharge □ Journal : Advanced Energy Materials □ Author : Prof. Sang-Woo Kim □ IF : 25.245 □ Abstract 마찰정전기 나노발전기는 고전압 저전류라는 특성상 감전으로부터 안전하고 자가충전 할 수 있는 반영구적 활용이 가능한 미래기술임. 향후 상용화되면 지나가는 사람들의 운동에너지로 어두운 골목길을 밝히는 것부터 고전압을 활용한 공기 중 바이러스·세균을 플라즈마로 제거할 수 있는 등 다양한 실생활 분야에서 활용이 가능함. 본 연구팀은 마찰정전기 나노발전기의 출력 극대화를 위해 마이크로 톱니 형태의 전극구조 변화 연구를 진행하였으며, 이를 기반으로 5000 V 이상 고전압을 발전할 수 있는 나노발전기를 개발함. 본 연구기술은 2000 V 수준에 머물렀던 유사 연구들보다 2~3배 이상 뛰어난 출력임. 전극으로 사용된 알루미늄 울의 가장자리는 마이크로미터(㎛) 크기의 톱날 형태가 연속된 구조로, 그 부근에 전극이 접근하면 피뢰침이 번개를 맞는 것처럼 스파크 방전 효과가 발생함. 본 연구팀은 이를 활용해 어떠한 형태의 마찰정전기 나노발전기에서도 출력을 극대화할 수 있는 마이크로 니들 형태의 전극을 제작하고 스파크 방전이 지속적으로 발생시키는 증폭 장치를 독자적으로 개발함. 제작된 증폭 장치는 증폭 전보다 약 25배 이상의 전압 출력과 120배 이상의 전류 상승을 유도함.
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- 작성일 2022-02-07
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- [강주훈 교수님_ACS NANO] High-Crystalline Monolayer Transition Metal Dichalcogenides Films for Wafer-Scale Electronics
- □ Paper title : High-Crystalline Monolayer Transition Metal Dichalcogenides Films for Wafer-Scale Electronics □ Journal : ACS NANO □ Author : Prof. Joohoon Kang □ IF : 14.588 □ Abstract Chemical vapor deposition (CVD) using liquid-phase precursors has emerged as a viable technique for synthesizing uniform large-area transition metal dichalcogenide (TMD) thin films. However, the liquid-phase precursor-assisted growth process typically suffers from small-sized grains and unreacted transition metal precursor remainders, resulting in lower-quality TMDs. Moreover, synthesizing large-area TMD films with a monolayer thickness is also quite challenging. Herein, we successfully synthesized high-quality large-area monolayer molybdenum diselenide (MoSe2) with good uniformity via promoter-assisted liquid-phase CVD process using the transition metal-containing precursor homogeneously modified with an alkali metal halide. The formation of a reactive transition metal oxyhalide and reduction of the energy barrier of chalcogenization by the alkali metal promoted the growth rate of the TMDs along the in-plane direction, enabling the full coverage of the monolayer MoSe2 film with negligible few-layer regions. Note that the fully selenized monolayer MoSe2 with high crystallinity exhibited superior electrical transport characteristics compared with those reported in previous works using liquid-phase precursors. We further synthesized various other monolayer TMD films, including molybdenum disulfide, tungsten disulfide, and tungsten diselenide, to demonstrate the broad applicability of the proposed approach.
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- 작성일 2022-02-07
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- [이정헌, 최재영 교수님_Nanoletters] Single-Chain Atomic Crystals as Extracellular Matrix-Mimicking Material with Exceptional Bioc
- □ Paper title : Single-Chain Atomic Crystals as Extracellular Matrix-Mimicking Material with Exceptional Biocompatibility and Bioactivity □ Journal : Nano Letters □ Author : Prof. Jung Heon Lee , Prof. Jae-Young Choi □ IF : 12.080 □ Abstract 본 연구에서는 약0.6nm의 하나의 직경을 갖으며, 큰 표면적 및 기계적으로 유연한 특성을 갖는 Mo3Se3 (단일 사슬 원자 결정)을 합성하여 조직 공학 응용을 위한 비계 재료를 모방 한 세포 외 기질 (ECM)로의 적용을 연구하였다. Mo3Se3-SCACs와 함께 48 시간 배양된 L-929 및 MC3T3-E1의 세포 증식은 각각 268.4 ± 24.4 % 및 396.2 ± 8.1 % 로 증가했다. 세포가 200 μg mL-1의 Mo3Se3-SCACs로 처리 되었을 때 매우 높은 증식이 관찰되었으며 이는 이전에 보고 된 대부분의 나노 물질들이 가지고 있는 세포 독성의 농도 대비 높은 생존력을 보이고 있습니다. 유리 기판 상에 Mo3Se3-SCACs를 코팅함으로써 제조 된 세포외 기질 – 모방 scaffold 필름은 세포 접착의 초기 단계에서 세포가 표면에 부착 될 수 있게 한다. 세포 외 기질 – 모방 scaffold 필름상에서 배양 된 대부분의 세포는 살아남았고; 대조적으로, Mo3Se3-SCAC 코팅 없이 유리 기판 상에 배양 된 상당한 수의 세포는 생존하지 못했다. 즉, 이 연구는 Mo3Se3-SCAC의 뛰어난 생체 적합성 및 생체 활성 특성을 증명 할뿐만 아니라 세포 외 기질 – 모방 scaffold 필름 발판 물질로서 Mo3Se3-SCACs 는 대부분의 다른 나노 물질의 몇 가지 중요한 한계를 극복 할 수 있었다.
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- 작성일 2022-02-07
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- [정현석교수님_ADVANCED MATERIALS] Antisolvent with an Ultrawide Processing Window for the One‐Step Fabrication of Efficient an
- □ Paper title: Antisolvent with an Ultrawide Processing Window for the One‐Step Fabrication of Efficient and Large‐Area Perovskite Solar Cells □ Journal: ADVANCED MATERIALS □ Author: Prof. Hyun Suk Jung □ IF : 21.95 □ Abstract 제 1 저자: Pengjun Zhao; Byeong Jo Kim; Xiaodong Ren 기타 저자: Dong Geon Lee; Gi Joo Bang; Jae Bum Jeon; Won Bin Kim 연구 내용: 차세대 광전자 소재인 유무기 복합 페로브스카이트 물질을 사용한 페로브스카이트 태양전지는 단일 소자 효율로 다결정 실리콘 태양전지를 뛰어넘으면서 대면적화, 공정의 표준화 등 산업화를 위한 단계에 접어들고 있다. 본 연구에서는 페로브스카이트 코팅 과정에서 친환경 반용매 (Green anti-solvent) 처리를 통해 전구체 내부에 핵 생성을 촉진하여 재현성 있는 고품질 페로브스카이트 박막 성장 방법을 개발하였다. 공정 과정에서 반용매로 사용된 아니솔 [Anisole, C6H5OCH3]은 페로브스카이트 전구체 용액 내부에서 전구체의 반응을 막는 특정 용매 [dimethyl sulfoxide]와 결합하여 기판에 코팅 된 중간상 내부에 균일한 페로브스카이트 물질의 핵을 생성하고 열처리를 통해 균일한 결정 성장을 촉진한다. 또한, 높은 증기압을 가진 아니솔이 표면에 형성되어 코팅 과정에서 불필요한 용매의 증발을 막아 대면적 박막 형성에 용이하다. 개발한 페로브스카이트 박막 공정 기술을 사용하여 19% 이상의 고효율 페로브스카이트 태양전지 제작에 성공하였으며, ~196 cm2 면적 이상의 대면적 소자 제작 가능성을 보여주었다.
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- 작성일 2022-02-07
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- [최재영, 황동목교수님_Chemical Society Reviews] Direct growth of graphene on rigid and flexible substrates
- □ Paper title: Direct growth of graphene on rigid and flexible substrates: prograss, applications, and challenges □ Journal: Chemical Society Reviews □ 주저자: Prof. Jae-Young Choi, Prof. Dongmok Whang □ IF : 40.182 □ Abstract 본 연구는 소자기판과 유연기판을 활용한 그래핀직성장 기술에 대한 연구과정과 적용분야 해결해야 될 문제를 제시하고 미래 그래핀 직성장 연구의 방향을 제시한 논문이다. 그래핀은 과거부터 우수한 특성으로 많은 연구자들의 관심을 받아 왔으며, 그래핀을 이용한 다양한 분야에서 높은 적용가능성도 보여주고 있습니다. 하지만 그래핀의 적용을 위해 촉매기판에서 성장한 그래핀을 소자기판으로 옯기는 전사과정에서 발생하는 그래핀 결함, 잔여물, 찢어짐 등이 그래핀 적용의 주요 쟁점입니다. 위 문제를 해결 할 수 있는 그래핀 직성장에 관하여 현재 그래핀 연구의 주요쟁점인 금속촉매가 없는 무결함 성장법과 기상촉매를 이용한 그래핀 직성장의 다양한 성장 전략에 대해 설명을 하고 있다. 이를 통해 현재 그래핀 직성장 연구의 현황을 검토하고, 실제 적용을 위한 그래핀 직성장 기술의 성장 전략을 포함하여 그래핀 직성장 연구의 발전을 위한 중요한 연구 방향과 이를 이용한 그래핀 기술의 전망을 논의하였다. 즉, 현재 촉매기판을 이용한 그래핀의 소자 적용문제를 해결할 수 있는 그래핀 직성장에 관하여 현재 그래핀 성장 연구현황과 함께 성장전략을 보여주고 있다. 또한, 그래핀 직성장 연구의 발전과 해결해야 될 문제점들을 제시함으로 미래 그래핀 성장연구의 구체적인 연구방향을 제시하고 있다.
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- 작성일 2022-02-07
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- [임병권교수님_Nano Energy] Fully stretchable and highly durable triboelectric nanogenerators based on gold
- □ Paper title : Fully stretchable and highly durable triboelectric nanogenerators based on gold-nanosheet electrodes for self-powered human-motion detection □ Journal: Nano Energy □ Author: Prof. Byungkwon Lim □ IF : 13.12 □ Abstract 본 연구실에서 직접 합성한 2차원 금 나노시트를 신축성 고분자인 Polydimethyl siloxane (PDMS)에 임베딩 하여 신축 변형 및 기계적 마찰에도 전기전도도를 안정적으로 유지할 수 있는 고내구성 신축성 전극을 개발하였음. 금 나노시트 기반 고내구성 신축 전극은 3M 접착 테이프를 이용한 100회의 박리 테스트 이후 및 10,000회의 30% 인장변형 이후에도 전기전도도를 유지하는 우수한 기계적 내구성을 나타내었음. 금 나노시트 기반 고내구성 신축전극을 활용하여 신축 변형 및 외부 압력에 반응하여 전기를 생산하는 신축성 마찰전기 발전소자 (stretchable triboelectric nanogenerator)를 개발하였으며, 이를 이용하여 구현 된 자가구동이 가능한 휴먼 모션센서는 손가락 및 손목의 움직임을 정확히 감지할 수 있음을 확인하였음. 신축성 전자 소재 및 소자는 다양한 웨어러블 전자기기 구현에 필수적인 핵심 기술로, 본 연구로부터 개발된 신축성 마찰전기 발전소자는 다양한 웨어러블 전자기기의 전원부로 활용 가능할 것으로 기대됨.
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- 작성일 2022-02-07
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- [임병권교수님_Nano letters] Direct Chemical Synthesis of Plasmonic Black Colloidal Gold Superparticles with broadband absorpti
- □ Paper title: Direct Chemical Synthesis of Plasmonic Black Colloidal Gold Superparticles with Broadband Absorption Properties □ Journal: Nano letters □ Author: Prof. Byungkwon LIm □ IF : 12.08 □ Abstract 광대역 광 흡수체는 광 - 물질 상호 작용에 대한 이해와 표면 강화 분광기, 태양 에너지 변환, 광열 요법 및 새로운 광전자 장치의 제조를 비롯한 많은 응용 분야에서도 매우 중요하다. 이러한 광대역 빛 흡수 특성은 플라즈몬 금속 나노입자들의 자기 조립을 통해 유도 할 수 있다. 그 예로 금 나노입자들이 자기조립되어 형성된 초입자, hollow colloidosome 같은 경우 가시광 및 근적외선 영역에서 광대역 흡수를 보인다. 그러나 이러한 콜로이드 초입자 제조에 있어 나노입자 합성 후 이어지는 조립 공정을 필요로 하며, 이는 용매 또는 리간드 교환을 포함하는 다수의 단계를 필요로 하여 힘들고 시간 소모적이다. 본 논문은 금 전구체와 이원 용매를 사용하여 자기조립된 콜로이드 금 초입자를 합성하는 간단한 단일 단계 방법을 보고합니다. 본 방법은 형성된 금 나노입자와 용매 사이의 solvophobic interaction에 의한 나노입자의 자기조립을 기반으로 한다. 이 현상을 이용함으로써, 나노입자 자기조립을 유도하는 추가 공정을 필요로 하지 않고 매우 짧은 시간 내에 콜로이드 금 초입자를 생산할 수 있다. 합성된 금 초입자는 가시광 전 영역에 걸쳐 강한 흡수를 보이며 이 때문에 검은 색을 띈다. 또한, 용액 공정을 이용한 박막 제조가 가능하며, 제조된 초입자 박막은 400 nm 에서 2.5 μm 의 광범위한 파장에서 매우 낮은 투과율 및 반사되는 빛 없이 거의 완벽한 흡수율 (> 97.5 %) 을 나타냈다. 이러한 금 초입자의 광대역 흡수 특성을 이용하여 광대역 surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) 기판 재료로의 가능성 및 효율적인 photothermal 특성을 확인하였다.
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- 작성일 2022-02-07
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- [양철웅교수님_SCIENCE] Dirac electrons in a dodecagonal graphene quasicrystal
- □ Paper title: Dirac electrons in a dodecagonal graphene quasicrystal □ Journal: Science □ Author : Prof. Cheol-Woong Yang □ IF : 41.058 □ Abstract Dirac electron system의 quasicrystal을 실험으로 최초 구현. - Quasicrystal이 quasicrystal approximant와 다른 특성이 있음을 확인함 - ARPES (angle resolved photoemission spectrometry) 결과에서 기존의 twisted bilayer graphene과 달리 upper layer와 lower layer graphene의 Dirac point가 거의 동일하고, 기존의 twisted bilayer graphene은 K point의 Dirac cone만이 관측되는 데 반해 다른 Dirac cone들이 발견되고, 특히 Gamma point 부근의 Dirac cone들의 intensity가 향상된다는 두 가지 특이점이 있음을 확인함 - SiC(0001)기판과 정확하게 30도 뒤틀어진 twisted bilayer graphene을 epitaxial growth법으로 성장하는 방법을 개발 - TEM과 LEED 방법을 이용해 정확하게 12-중 회전대칭을 유지하는 twisted bilayer graphene 임을 확인하고 Stampfli tiling과 잘 일치하는 것을 확인함으로써 quasicrystal임을 입증함 - 본 연구는 2차원 quasicrystal의 결정학적 특이성 분석은 물론 quasicrystal에서 Dirac fermion의 4D quantum Hall 효과를 연구하고 보다 고차원의 quasiparticle physics 연구의 시발점이 될 것으로 기대 됨.
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- 작성일 2022-02-07
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- [조형균교수님_Energy & Environmental Science] Electrochemical surface charge-inversion from semi-insulatin
- □ Paper title: Electrochemical surface charge-inversion from semi-insulating Sb2Se3 photoanodes and abrupt photocurrent generation for water splitting □ Journal: Energy & Environmental Science □ Author: Prof. Hyung Koun Cho □ IF :30.067 □ Abtract [연구 배경] 세계적으로 연구되는 신재생 에너지 분야에서 광전기화학 물 분해는 친환경적이며 고효율을 보이는 수소 에너지 발생 기술로 평가되고 있다. 이 기술의 핵심 요소 중 하나인 광양극 소재는 주로 산화물로 연구되어 왔으나, 태양광의 가시광 영역에 대한 흡수 효율이 낮다는 문제가 보고되어 왔다. 또한 본 연구 이전에는 광양극 소재 표면의 에너지 밴드 굽힘 현상을 전하 공핍 상태만으로 해석하여 전하 분리 효율에 미치는 영향만을 고려해왔다. 이는 기존 활용되었던 산화물의 넓은 밴드 갭과 큰 일 함수로 인해, 광전기화학적 물 분해를 구동하는 전압 하에서 강반전 상태에 이르지 못하고 공핍 상태로만 구동되기 때문이다. 본 연구에서는 강반전 상태 개념을 도입하여 해석하기 위해서는 밴드 갭과 일 함수의 크기가 작아야 함을 파악하여, 표면 전하 축적 상태에 따른 광전류 발생 성능을 검증하기 위해서는 기존 산화물과 다른 새로운 에너지 밴드 구조를 갖는 광전극의 도입이 필요하다고 판단하였다. 이러한 이해를 기반으로 강반전 상태를 통한 광전류 향상을 예측하고, 이를 구현하기 위해 밴드 갭이 작은 칼코제나이드 계열의 물질을 선정하여 실험적으로 검증하였다. [성과 차별점] 본 연구에서는 작은 밴드 갭의 칼코제나이드 계열 소재 중에서, 일 함수가 작은 p형 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3) 물질의 에너지 밴드 구조를 주목함. 이러한 에너지 밴드 구조 특성은 n형의 광양극으로 활용하였을 때 표면의 강반전 상태를 유도하는데 유리하며, 표면 전하 축적 상태와 광전류 거동의 측정을 통해 성능 향상을 분석 가능하게 함. 이러한 분석을 통해 기존에 설명되지 못했던 급격한 광전류 향상의 원인을 파악하는 새로운 개념이 될 것으로 기대됨. 칼코제나이드 계열의 n형 광양극 소재를 단독으로 활용하는 연구하는 사례가 적으며, 기존 광양극 소재에 관한 연구는 가시광 영역의 활용이 어려운 넓은 밴드 갭의 산화물에 집중되었음. 같은 물질의 전도성을 제어하는 방법으로 대부분 다른 원소를 첨가(도핑)하는 방법을 활용하였으며, 동일 전극 소재의 점 결함을 조절하여 전도성을 제어하고자 하는 시도가 적음. 기존 학계에서는 광전극 소재의 에너지 밴드 굽힘 현상이 전하 분리에 영향을 주는 것은 인지하였지만, 표면 전하 축적 상태와 광 전하 이동 효율의 관계성을 명확히 분석하지 않았음. 또한 표면의 전하 축적 상태가 기존 대부분의 광전극이 구동되는 공핍 상태가 아닌 강반전 상태에 이르게 되었을 때 발생하는 광전류의 급증 현상을 발견하였으며, 에너지 밴드 구조 관점에서 강반전 상태를 활용하기 위해서는 작은 밴드 갭과 작은 일함수를 갖는 물질을 디자인하는 것이 중요함.
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- 작성일 2022-02-07
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