초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
■ 최종 목표
본 연구의 최종 목표는 다음과 같다.
- 0차원 나노유체와 관련된 나노과학, 기술 분야에 새로운 패러다임을 정립.
- 기초에 대한 이해 및 개발한 기술을 적용하여 분류 및 패터닝이 가능한 단일 분자를 가둔 0차원 나노유체 플랫폼 제작.
이를 위해 다음과 같은 기본 아이디어를 제시한다.
- 0차원 나노유체는 외부 변형이 가능한 탄성 물질임.
- 동시에 0차원 물질은 내부 조작이 가능한 점성 물질임.
본 연구단은 연구목표 수행을 위해 AFM, STM 등

□ 연구개발 목표 및 내용
■ 최종 목표
본 연구의 최종 목표는 다음과 같다.
- 0차원 나노유체와 관련된 나노과학, 기술 분야에 새로운 패러다임을 정립.
- 기초에 대한 이해 및 개발한 기술을 적용하여 분류 및 패터닝이 가능한 단일 분자를 가둔 0차원 나노유체 플랫폼 제작.
이를 위해 다음과 같은 기본 아이디어를 제시한다.
- 0차원 나노유체는 외부 변형이 가능한 탄성 물질임.
- 동시에 0차원 물질은 내부 조작이 가능한 점성 물질임.
본 연구단은 연구목표 수행을 위해 AFM, STM 등의 측정방법을 개발하고 나노방울, 나노잉크 등의 다양한 0차원 나노유체 시스템을 다룬다.
■ 전체 내용
연구 개발 내용은 다음과 같다.
1) 0차원 나노 반응을 다양한 수단과 관점으로 보았다.
- 팁 향상 라만 분광법(TERS), 표면 향상 라만 분광법(SERS) 활용하여 0차원 나노유체게에서 화학반응을 보았다.
- 나노 유체 기반의 나노반응로 제작을 위한 나노 규모 액체의 접촉각을 탐구하였다.
- 나노 규모에서 물 외의 다양한 종류의(에탄올, 프로판올) 기체-액체(고체) 상전이 탐구를 진행하였다.
2) 0차원 나노유체 제어 기술을 발전시키며 나아가 응용하였다.
- 표면장력 및 곡면 힘을 이용한 새로운 방식의 포획법을 개발하였다.
- 혼합된 액체 금속을 이용한 선택적 나노 규모 패터닝을 개발하였다.
- 원자힘 현미경 시스템을 이용한 다양한 규모의 유변학(Rheology) 연구를 진행하였다.
3) 0차원 혼합 나노유체 시스템 이론을 최신 경향에 맞춰 인공 지능과 접목하여 발전시켰다.
- 일반 모드 수정진동자 기반 원자 힘 현미경을 구축하였다.
- 머신러닝을 사용하여 나노 물기둥 빅 데이터를 계측하고 마이닝 하였다.
- 0차원 나노유체-분자 혼합시스템의 이론적 연구를 디프 러닝(deep learning)으로 진행했다.
■ 1단계
￭ 목표
- 0차원 나노유체 시스템 (나노방울, 나노버블) 의 안정적 생성
- 다양한 측정방법(AFM, STM, TERS) 을 이용한 물리적, 화학적 특성 조사
- 고체 표면과 0차원 나노유체 시스템 간의 상호 작용 연구
￭ 내용
- 표면 증강 라만 분광법(SERS)를 이용해 다양한 유체의 특성을 확인
- 0차원 나노유체 시스템 형성
■ 2단계
￭ 목표
- “Lab on a nanofluidics” 라는 표어 아래 1단계 연구에서 구축된 장비와 확립된 방법론을 바탕으로 0차원 나노 반응을 탐구
- 0차원 나노유체 제어 기술을 안정화
- 3단계 도약을 위한 0차원 혼합 나노유체 시스템 이론을 발전
￭ 내용
- 유전 영동 힘을 이용한 나노 유체 제어 기술 확립
- 다양한 규모에서의 레올로지 연구
- 팁 증강 라만 분광법(TERS)를 이용한 0차원 나노 반응 탐구
■ 3단계
￭ 목표
- 1,2단계에서 개발된 측정 및 제어 기술을 적용하여 0차원 나노유체 플랫폼부터 벌크규모 유체까지 아우르는 멀티스케일 유변학적특성 측정 및 내부 구조의 영향 이해
- 라만 분광학 및 인공지능 기계학습등 다양한 분석 방법론을 통해 structure-property relationship을 규명하는 멀티레벨 분석 확립
- 2단계에 구축한 공동연구실 기반을 기반으로 본 연구단의 결과를 여러 분야에 응용하는 다학제적 연구 진행
￭ 내용
- 나노부터 거시규모에 걸쳐 유체 및 기타 연성 물질계의 유변학적 특성을 측정 및 분석하는 멀티스케일 레올로지 연구 수행
- 국제 공동 연구실을 통해 다양한 분야의 해외 연구진들에게 연구단의 연구성과 공유 및 이를 기반한 응용 공동연구 수행

□ 연구개발성과
- 새로운 원천기술 확보: 상온에서 0차원 나노유체를 원하는 대로 형성함과 동시에 더 나아가 화학반응을 실험과 동시에 직접 볼 수 있는 팁 향상 라만 분광법 기반의 원천기술을 확보하였다.
- 새로운 실험 환경 확립: 0차원 나노유체를 원하는 방식으로 안정적으로 형성함과 동시에 해당 환경에서 새로운 반응(화학반응, 상전이등)에 대한 가능성을 실험적으로 볼 수 있음을 확인했다.
- 다양한 0차원 나노유체로의 확장: 물 외의 다양한 종류의(에탄올, 프로판올)의 액체를 연구할 수 있는 기술을 확보했다.
- 새로운 계측장비의 개발: 본 연구주제의 기술을 바탕으로 연구 및 산업 전반에 활용도가 높은 마이크로/나노 멀티스케일 레올로지(Multiscale Rheology)를 개발하였고 특허 진행 예정이다.
- 인공지능을 접목한 물리 연구 확립: 최신 연구 경향에 맞추어 본 연구에서도 인공지능을 접목한 나노유체 시스템 이론을 개발하였다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 본 연구단에서 개발한 원천기술 및 실험 환경을 기반으로 0차원 나노 유체 시스템에서 기존에 알지 못했던 여러 현상들을 규명 가능해졌다.
- 멀티스케일 레올로지 기술을 통해 기존의 레올로지 장비들로 알기 어려웠던 유체의 다양한 특성들을 동시다발적으로 연구 가능해졌다.
- 다양한 유체의 성질을 연구할 때 우리 연구단에서 개발한 기술을 통해 기반 시스템을 마련할 수 있다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 1. 연구개발 목표 및 내용(연구계획서상에 작성된 목표 및 내용을 기술) ... 5
• 가. 최종목표 ... 5
• 나. 단계목표(당초목표 및 수정․보완 목표) ... 5
• 다. 당초 목표의 수정․보완(중요 연구변경) 사유 ... 5
• 라. 2단계 연차별 연구목표 및 내용 ... 6
• 2. 연구 추진전략 및 방법 ... 14
• 가. 연구 추진전략 ... 14
• 나. 연구 추진체계 ... 14
• 다. 연구 추진일정 ... 15
• 라. 연구 추진방법 ... 15
• 3. 주요 연구개발결과 ... 38
• 가. 계획대비 달성도 ... 38
• 나. 대표적 연구업적 ... 45
• 다. 현 단계 달성된 연구결과의 세계적 연구 위상 ... 46
• 라. 기타 계획하지 않은 연구성과 ... 48
• 마. 연구역량 향상 정도 ... 53
• 바. 세계적 연구리더로서 연구책임자의 성장 정도 ... 53
• 4. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 54
• 5. 연구개발성과 현황 ... 54
• 끝페이지 ... 66