박영석 교수 연구실에서는 광범위한 다환 방향족 탄화수소를 일반적이고 간편하면서도 선택적인 합성 전략을 통해 개발하는데 관심이 있습니다. 이러한 일반적인 합성 방법론을 통해, 현재까지 알려지지 않은 저차원 및 다차원 유기 물질을 만드는 것을 목표로 하고 있습니다. 이러한 유기 물질들은 유기 전자 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
Stern-Garlach의 원자와 자기장 간 상호작용에 대한 연구는 양자역학의 발전의 토대를 마련한 것에 더하여, NMR(nuclear magnetic resonance)과 MRI(magnetic resonance imaging)과 같은 자연과학 연구와 의료 진단에 없어서는 안되는 장치 개박의 초석이 되었습니다. 이러한 전형적인 예에서 처럼 입자와 장 사이 상호작용에 관한 연구는 전반적인 과학 분야에서 매우 활발하게 이루어져 왔습니다. 저희 연구그룹에서는 비공명 레이저장, 또는 그와 정전기장과의 조합과 같이 다양한 장과 분자 사이의 상호작용을 실험적으로 연구하고 그 결과를 분자 분리 등에 응용하려 하고 있습니다. 분자와 여러 가지 장 사이의 상호작용에서 생기는 상태에 따라 달라지는 힘을 입체이성질체 분리나 그들의 양자상태를 공간 상에서 선택하는데 활용할 것입니다. 이 외에도 스침 입사 원자광학에 대한 연구가 베를린에 있는 Fritz Haber 연구소와의 공동연구를 통하여 진행되고 있습니다
The Schultz group investigates the composition, structure, and reactions of molecules with short-pulse laser spectroscopy. Time-resolved experiments reveal the nuclear and electronic motions that we usually hide with the chemical reaction arrow in chemical equations. A novel multi-pulse experiment (Correlated Rotational Alignment Spectroscopy, CRASY) correlates photochemical and photophysical reactions with molecular structure. The combined information reveals how changes in chemical bonding and non-covalent interactions affect chemical reaction pathways. Biochemical systems are studies to identify how a local biological environment controls the outcome of biochemical reactions. The CRASY experiments offer a fundamentally new tool to investigate heterogeneous (impure) samples. This is exploited for the investigation of tautomeric samples, molecular isotopologues, and instable molecular matter.
초분자의약화학 연구실에서는 유기합성을 통해 자극에 반응하는 유기분자, 고분자, 펩타이드를 이용한 새로운 질병 치료법을 개발하는 연구를 하고 있다. 우리 연구실은 일반적인 약물과는 다른 방법인, 세포 안에서의 초분자 자기조립 혹은 고분자 반응을 유도하여 항암 및 항노화를 가능하게 하는 연구를 하고 있다. 이와 더불어 우리 연구실은 잘 조립된 나노구조와 생체-나노물질를 개발하여 세포 역활을 통제하거나, 뛰어난 유-무기 하이브리드 물질을 이용한 나노약물 개발을 통해 암세포, 질병세포, 노화세포 표적 치료법을 연구하고 있다.
The Rohde Group synthesizes and investigates reactive transition metal complexes to develop new methods for the activation of small molecules and catalytic functionalization of organic compounds. Specific synthetic targets include i) organometallic complexes that mediate small-molecule activation chemistry, ii) complexes of late transition metals in high oxidation states, and iii) complexes of redox-active ligands.
Activation of Small Molecules by Metal–Alkene Complexes
Molecular oxygen is a much desired oxidant for the functionalization of organic compounds, as it is readily available and inexpensive. The development of selective methods, however, remains a challenging task. In this context, organometallic O2 reactivity is an area of growing interest, because it offers insights into possible oxygenation mechanisms and provides a basis for the design and development of new catalytic methods. We have been investigating the activation of O2 and other small molecules by low-valent Ir alkene complexes. This work has led to the identification of (alkene)peroxo intermediates, where both the oxidant and the substrate are bound to the metal center. Such species are intriguing, because they have been proposed as key intermediates in stoichiometric and catalytic alkene oxygenation.
민승규 교수 연구 그룹에서는 에너지 소자, 촉매, 분자 기계 소자, 나노 물질 등에 적용 가능한 분자와 물질의 흥미로운 물리화학적 현상에 관심이 있습니다. 물리화학적 지식에 기반한 이론 개발 및 전산화학적 접근을 통해 화학 반응, 분자간 상호작용, 빛-물질 상호작용, 에너지 전달, 전자 전달, 엑시톤 전달 등의 기본적 원리를 이해하고자 합니다. 다양한 양자화학 계산, (들뜬 상태) 분자 동역학 시뮬레이젼, 기계학습 및 양자 컴퓨팅 등 최첨단의 방법론을 사용하여 아직까지 이해되지 않은 다양한 물리화학적 현상을 면밀히 조사하고자 합니다.
21세기에 들어 전 세계가 에너지, 환경, 식량, 질병에 관해 전례 없는 심각한 문제에 맞닥뜨려 있습니다. “빛”은 에너지와 정보를 파장과 주파수로 한 곳에서 다른 곳으로 운반하는 자연의 메커니즘 중 하나이기 때문에 이러한 근본적인 문제들을 해결하기 위한 이상적인 해결책이 될 수 있습니다. 빛이 흡수되어 유용한 형태의 에너지로 변환되는 과정을 이해한다면 빛을 더욱 효과적으로 활용하고 제어하기 위해 광감각제가 어떻게 설계되어야 하는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이에 따라 우리 연구실은 유기 광감각제를 바탕으로 녹색 환경을 위한 (i) 에너지 하베스팅 (염료감응형 태양전지, 고분자 태양전지, 페로브스카이트 태양전지) 및 (ii) 에너지 저장 (슈퍼커패시터, 배터리) 시스템, (iii) 암과 알츠하이머와 같은 만성질환 극복을 위한 생체응용 (세포소기관 프로브, 광역동치료) 분야를 연구하고 있습니다. 더불어 우리 연구실은 (iv) 초음파 스프레이 화학을 이용하여 다종원소가 도핑된 탄소 물질과 공액 고분자 합성법을 개발하고, 이를 에너지 저장 및 촉매 연구에 활용하고 있습니다 (이산화탄소 환원 및 질소 고정). 이렇듯 우리 연구실의 연구주제들은 더 나은 미래를 위해 UN이 제시한 지속가능 개발 목표, 그중 식량(F), 에너지(E), 환경(E), 그리고 질병(D)에 기여할 것입니다.
우리 연구실은 빛-물질 상호 작용 및 구조-기능 관계에 대한 포괄적 이해를 바탕으로 펨토초 레이저를 활용해 짧은 순간 일어나는 물질의 구조 변화를 밝히고, 더 나아가 저차원에서 특수한 물성을 갖도록 제어하는 초미세‧초고속의 극한 시공간에서 연구를 진행하고 있습니다. 이를 위해 4차원 초고속 투과전자 현미경을 활용해 2차원 이하 나노 물질의 구조 동역학을 원자 수준에서 직접 이미징 및 제어하고, 초고속 분광 현미경을 통해 빛에 의해 유도된 물질의 전자 구조 변화를 연구합니다. 주 연구 분야는 (1) 저차원 나노 물질의 전자 및 구조 동역학, (2) 고체의 비평형 상변이 과정, (3) 화학/생물학적 현상에 대한 극초단 동역학 및 (4) 태양전지와 발광 다이오드 효율 분석을 위한 메커니즘 규명 및 엑시톤-캐리어 동역학 메커니즘 탐구입니다.
저희 연구실은 작은 유기 분자에서 단백질 및 MOF 복합체에 이르기까지 다양한 크기와 형태를지니는 분자 복합체에 대해 그 구조와 (빠른) 동역학을 관심이 있습니다. 저희는 주로 2차원 적외선(2D IR) 분광법을 사용하며 다른 분광 방법 및 계산 연구도 함께 수행합니다. 또한 다양한 물리적 유형의 대상 시스템을 연구하는 데 적용할 수 있는 2D IR 실험 방법을 개발하는 데도 중점을 두고 있습니다.
