본 연구실에서는 천연물 유래 신약, 식품, 화장품 등의 신소재 개발에 대한 연구를 하고 있다. 이를 위해 다양한 천연환경에서 천연물 소재를 발굴하고 있으며, 특히 해양생물 및 유용식물자원들로부터 신규 생리활성물질 발굴에 관한 연구들을 진행되고 있다. 이를 통하여 천연물 유래 신소재 개발을 이루고자 한다.

본 연구실은 호흡과정에서 공기 중 산소를 활성화하는 생체 내 효소시스템을 모방한 산소-활성 촉매 개발 및 광합성 과정의 활성자리인 포토시스템 II (Photosystem II)의 생체모방화합물을 사용하여 물 산화 촉매 개발 및 광촉매 산화반응을 통한 “푸른화학”이라는 개념하의 환경친화성 촉매 개발연구를 주도적으로 수행해오고 있다.
본 연구실에서는 크게 세 분야의 연구 목표에 따라 각 과제들을 수행하고 있으며, 각 분야는 다음과 같다. 첫째는 금속-산소 중간체의 생체모방 합성 및 반응성 그리고 그 메커니즘에 관한 연구이며, 둘째는 광촉매를 이용한 물 산화 촉매 개발에 관한 연구이고, 셋째는 생체모방 바이오 센서 개발에 관한 연구이다.

우리의 연구의 주요 주제는 배위 화합물, 특히 금속-유기 골격체 (Metal-organic framework, MOF)이다. MOF는 넓은 표면적과 다공성을 가지고 있으며 다양한 구조를 합성할 수 있어, 가스 저장 및 분리, 센싱, 촉매 등에 다양하게 활용될 수 있다. 특히, MOF를 이용하여 수소 저장 및 동위원소 분리, 이산화탄소 저감, 유해가스 센싱 등의 인류의 삶에 도움이 되는 연구를 하고자 노력하고 있다.

본 연구실에서는 새로운 나노입자와 고분자를 합성하고, 자기조합방식을 이용해 나노입자와 기능성고분자의 성질을 조절하고 향상시키는 연구를 수행한다. 금속입자, 자기성입자, quantum dot등 여러 나노입자와 전도성폴리머, DNA등 기능성 고분자 물질을 합성하고, 전자현미경, scanning probe microscope등의 첨단 기기와 여러 분광학적 방법들을 이용하여 합성된 소재의 물성을 이해한다. 이러한 연구를 통해 의료영상 및 진단, 에너지분야에 유용한 신소재를 개발하고자 한다.

본 연구실에서는 현대사회에서 전기전자/광학/에너지/의학 등 많은 분야에서 응용되는 다양한 기능성 유기/고분자/무기/나노 반도체 소재에서의 광물리/광화학적 특성/프로세스/메커니즘 및 재료구조와 특성의 상관관계 등을 연구한다. 이를 위해 실험물리화학 (레이저분광학) 및 재료 과학적 방법을 사용하며, 학생들은 기업, 연구소, 학계에서도 유용하게 활용될 수 있는 이 방법들을 접하고 익힐 수 있는 기회가 될 것이다.

본 연구실에서는 생체 내 주요물질을 선택적으로 감지할 수 있는 새로운 형광 프로브를 개발하며 이러한 개념을 이용하여 광열치료, 광역학치료 및 이미징이 가능한 테라그노스틱 시스템을 연구하고 있다. 또한 항세균 작용 등을 보이는 새로운 기능성 유기소재를 개발하는 연구를 수행하고 있다.

본 연구실에서는 정밀화학, 의약 및 바이오산업에 응용이 가능한 보다 효과적이며, 실용성있는 촉매 시스템의 개발, 새로운 유기 촉매반응의 개발에 관한 연구 및 유기물과 나노소재의 융합을 통한 새로운 기능성 나노소재의 개발에 관한 연구를 수행하고 있다. 실용적 촉매 시스템의 개발을 위한 새로운 촉매고정화 방법의 개발, Self-supported 촉매의 개발, 유기금속 촉매 및 분자촉매를 이용한 새로운 촉매반응의 개발 및 나노 입자 및 탄소나노튜브와 이온성 액체의 융합소재 개발 및 응용에 관한 연구들이 진행되고 있다.

본 연구실의 연구는 미지의 다양한 생물학적/생리학적 현상들의 연구에 대한 전기분석화학적 접근에 관심을 갖는다. 생리학적으로 중요한 물질들 (NO, CO, 아미노산, 펩타이드, DNA, 등)을 선택적으로 검출하는 다기능 (multi-functional) 전기화학적 미세센서 (마이크로/나노센서)를 개발하고 이를 이용하여 다양한 생체 세포와 조직의 생물학적 기능과 그에 연관된 생체의 미세구조를 연구한다. 이를 통해 궁극적으로 중요한, 그러나 아직 알려지지 않은, 생물학적 현상들을 명확히 하며, 나아가서 여러 질병 (hypertension, hyperglycemia, arteriosclerosis, arthritis, Alzheimer, cancer, sleep disorders, ischemia/reperfusion injury)의 보다 나은 이해와 새로운 질병진단 및 질병치료 메카니즘을 개발한다.

본 연구실은 간단한 유기 분자로부터 복잡한 작용기를 포함하는 유기화합물로의 효율적인 합성 방법론을 개발하고 있다. 특히, 전이 금속 촉매를 이용하여 높은 선택성과 반응성을 갖는 새로운 촉매 시스템 개발, 비대칭 반응에 관한 연구들을 통해 다양한 생리 활성 물질 및 핵심 분자 약물의 효율적인 합성에 대한 연구를 진행하고 있다.

본 실험실에서는 자극감응성 고분자를 설계합성하고 이를 의약전달 또는 조직공학 등 의학적인 응용에 관한 연구를 수행하고 있다. 특히, 상온에서는 수용액이나 체온에서는 수화젤로 전이가 일어나는 생분해성, 생체적합성 고분자 수용액은 상온에서 약 또는 세포와 섞은 후에 단순한 주사를 통하여 외과적 수술없이 임플랜트를 만들 수 있어서, 단백질 의약이나 세포/줄기세포 배양 및 조직재생 재료로 매우 유망하다. 본 실험실에서 생분해성 고분자인 락타이드, 카프로락톤, 카보네이트,펩타이드 등을 기초로한 졸-젤 전이 고분자에 관한 일련의 연구는 최근 10 년간 6,500여회 이상 과학자들에게 인용되고 있다. 본 실험실에서는 고분자 화학, 고급 고분자화학, 생체재료화학 등의 강의의 체계적인 이수로 고분자/기초의학/의약에 관한 지식의 습득하고, 생분해성 자극민감성 고분자에 관한 응용실험과 훈련을 통하여 나노바이오 전문 여성인력양성을 목표로 하고 있다.