21세기에 세계는 그 어느 때보다 음식 (F: Food), 에너지 (Energy: E), 환경 (Environment: E), 질병 (Disease: D)에, FEED, 대한 심각한 문제에 직면해 있다. 이러한 인류의 근본적인 문제들을 해결하기 위해 본 연구실 에서는 빛 (파동) 에 관한 연구를 한다. 특히 빛은 파장과 주파수를 가지고 한 장소에서 다른 곳으로 에너지와 정보를 운반하는 자연의 메커니즘 중 하나로서 다양하게 응용될 수 있기 때문이다. 그러므로 빛 (파동)을 효율적으로 흡수하고 유용한 형태의 에너지로 변환되는 방법을 이해하면 빛을 보다 효과적으로 사용하고 제어할 수 있는 Photosensitizer 설계할 수 있는 방법에 대한 이해를 근본적으로 할 수 있다.

이를 바탕으로 본 연구실에서는 태양 에너지 수확(Energy Harvesting; 염료감응형 태양전지, 고분자 태양전지, 페로브스카이트 태양전지)을 효율적으로 하기 위한 thiophene 또는 금속 (Ir, Pt) 복합체 기반 Photosensitizer 개발, 조명 에너지 재활용을 위한 광 충전전지 (광전지와 배터리 결합) 소재 및 시스템 개발, 그리고 빛의 파장과 주파수 조절을 통한 난치성 종양 치료를 (광역동 치료)를 연구하고 있다. 특히 종양치료 연구는 저산소 환경에서 모든 종류의 암 치료가 가능한 비침습적인 차세대 암치료제 개발을 목표로 하고 있다. 또한 인공적으로 빛의 파장과 주파수를 조절할 수 있는 초음파 특성을 활용하여 새로운 sono-cavitation & nebulization synthesis (SNS) 을 개발 하였다. 이는 초음파에서는 진공거품이 형성되고 이것이 붕괴될 때 엄청난 에너지를 방출한다는 점을 활용하여 Hetero/multi atom이 도핑된 탄소기반 재료 (그래핀, 탄소 나노튜브) 및 conjugated microporous polymer (CMP) 를 손쉽게 만들어 이를 에너지저장 (슈퍼커패시터 및 배터리 전극) 과 촉매 (CO2 환원 촉매 개발 을 통한 해수의 산성화 방지가 가능한 해수 배터리, 상온 상압에서 암모니아 생산을 위한 암모니아 합성 촉매: 친환경적 비료 원료)개발을 하였고 이에 관한 지속적인 연구를 진행한다.

따라서 이러한 우리 그룹 연구 주제 (FEED) 는 유엔이 채택한 식품(F), 에너지(E), 환경(E), 질병(D)과 같은 지속 가능한 목표에 기여하여 우리 모두의 더 좋고 뒷받침될 수 있는 미래를 달성에 기여 하면서 우리 사회에 자양분을 공급한다고 굳게 믿는다.

In the 21st century, the world faces more serious problems than ever before with food (F), energy (E), environment (E), and disease (D), FEED. To solve these fundamental problems of mankind, our group conducts research on light. Light, in particular, can be applied in a variety of ways as one of nature's mechanisms for transporting energy and information from one place to another with wavelengths and frequencies. Thus, understanding how light can be efficiently absorbed and converted into a useful form of energy can provide a fundamental understanding of how Photosensitizer can be designed to use and control light more effectively.

Based on this, we have researched on thiophene or metal (Ir and Pt) complex based photosensitizers toward energy harvesting (dye-sensitized solar cells, polymer solar cells, and perovskite solar cells), photo rechargeable battery system for energy recycling, and photodynamic therapy through controlling wavelength and frequency of photosensitizer. Especially, we are on the way to develop non-invasive next-generation cancer treatment platform in hypoxia conditions.

In addition, new ultrasonic chemistry was developed by utilizing ultrasonic spray characteristics that can artificially control the wavelength and frequency. By the using of ultrasound effect that releases enormous energy when the vacuum bubble collapses, we easily developed hetero/multi-atom doped carbon-based materials (graphene, carbon nanotube and etc.) and conjugated microporous polymer materials for energy storage (super capacitor and battery electrode) and catalyst (CO2 reduction catalyst and ammonia synthetic catalyst for ammonia production at room temperature and pressure).

Therefore, we firmly believe that our group research topics (FEED) contribute to sustainable goals such as food (F), energy (E), environment (E), and disease (D) adopted by the United Nations, thereby nourishing our society while contributing to achieving a better and supportable future for all of us.