- Colloidal Assembly
- Functional Polymer Materials
- Flexible Energy Materials
NISML에서는 콜로이드 입자를 정밀하게 설계하고, 입자 간 상호작용을 조절하여 원하는 구조로 조립하며, 이를 광결정 및 플라즈모닉 소재와 같은 기능성 소재로 구현하여 다양한 분야에 적용하고 있습니다.
콜로이드는 수십~수백 나노미터 수준의 크기를 갖고 용매에 용해되지 않은 입자가 용매에 고르게 분산되어 있는 상태의 물질을 말합니다.기능성 콜로이드는 다양한 소재 설계를 통해 공학, 의학, 약학, 미용, 식품 등 산업 전반에서 활발히 사용되고 있습니다. 콜로이드 기능화를 위해선 금속, 고분자, 세라믹 등 다양한 소재를 적절히 활용한 맞춤형 콜로이드 소재의 제작기술이 요구됩니다.
NISML에서는 Emulsion polymerization 기반의 연속 중합공정을 통해 이종의 소재가 결합된 코어쉘 콜로이드 합성을 진행하고 있습니다. 크기, 조성, 내부 구조 및 표면 특성을 정밀하게 제어하여 다양한 자기조립 구조와 기능성 소재를 위한 building block을 설계합니다.
▸ Related Publications
– Shim, Tae Soup, et al. “Controlled origami folding of hydrogel bilayers with sustained reversibility for robust microcarriers.” Angewandte Chemie-International Edition 51.6 (2012): 1420-1423
광결정은 서로 다른 굴절률을 갖는 물질이 주기적으로 배열되어 특정 파장의 빛을 선택적으로 반사하는 광학 소재입니다. 콜로이드 입자의 크기와 배열 구조, 입자 간격 및 굴절률 차이를 조절함으로써 다양한 구조색과 광학적 응답을 구현할 수 있으며, 센서, 디스플레이 및 보안 소재 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다.
NISML에서는 균일한 콜로이드 입자의 자기조립을 통해 광결정 구조를 형성하고, 입자의 구조와 조립 상태를 제어하여 원하는 구조색과 자극 반응성을 구현하고 있습니다. 기계적 변형, 용매, 전기장 및 빛과 같은 외부 자극에 따른 광학적 변화를 정밀하게 제어하고 분석하여 strain sensor, solvent sensor, security material 및 reconfigurable optical material과 같은 기능성 소재로 확장하고 있습니다.
▸ Related Publications
– Cho, Youngki, et al. “Biaxial mechanochromic behaviors of mechanically heterogeneous colloidal photonic crystal weave.” Advanced Optical Materials 12.19 (2024): 2400135.
– Oh, Chi Yeung, Jong Sik Kim, and Tae Soup Shim. “Photothermally Reconfigurable Biomimetic Photonic Structures Prepared via Crystallization of Polydopamine‐Incorporated Core–Shell Nanoparticles.” Advanced Optical Materials 12.30 (2024): 2401382.
플라즈모닉 소재는 금속 나노입자의 자유전자가 빛과 상호작용하여 나타나는 고유한 광학적 특성을 활용하는 소재입니다. 나노입자의 크기와 형태, 조성 및 입자 간 거리에 따라 광학적 응답을 조절할 수 있으며, 입자 표면의 기능화와 정교한 자기조립을 통해 다양한 기능을 부여할 수 있습니다.
NISML에서는 금 나노입자를 비롯한 기능성 나노입자의 표면을 DNA와 같은 분자로 기능화하고, 선택적인 입자 간 상호작용을 이용하여 나노입자의 조립 구조를 정밀하게 제어하고 있습니다. DNA-directed assembly와 layer-by-layer assembly를 기반으로 외부 화학적 신호에 반응하여 가역적으로 형태가 변화하거나, 공간적으로 설계된 구조에 따라 복잡한 변형과 움직임을 구현하는 nanoparticle films을 개발하여 동적이고 재구성 가능한 기능성 소재로 확장하고 있습니다.
