대학소개
입학
교육
연구/산학
국제화
대학생활/취업
공지
대학홍보
로그인
KOR
ENG
CHI
경북대소개
KNU연혁
KNU오늘
교육목표
대학현황
인포그래픽
총장실
인사말
총장프로필
역대총장
캠퍼스안내
오시는길
등교 및 셔틀버스 운행
주차안내
사이버투어
견학안내
상징
학교상징
로고 및 UI
서체
캐릭터
서식류
PPT템플릿
UI관리지침
찾기
전화번호안내
교내 사이트 안내
조직도 및 연락처
규정집/예규집
대학
수시모집
정시모집
International Admissions
공지사항
대학원
공지사항
Q&A
전문대학원
공지사항
Q&A
특수대학원
공지사항
Q&A
대학
인문대학
사회과학대학
자연과학대학
경상대학
공과대학
IT대학
농업생명과학대학
예술대학
사범대학
의과대학
치과대학
수의과대학
생활과학대학
간호대학
약학대학
첨단기술융합대학
생태환경대학
과학기술대학
행정학부
자율전공학부
공과대학/농업생명과학대학
자율미래인재학부
일반대학원
인문사회계열
자연과학계열
공학계열
예체능계열
의학계열
융합계열
학과간 협동과정
계약학과
전문대학원
법학전문대학원
데이터사이언스대학원
특수대학원
교육대학원
행정대학원
경영대학원
보건대학원
산업대학원
스마트농생명식품융합대학원
식물방역대학원
국제대학원
사회정책대학원
수사과학대학원
임상간호대학원
과학기술대학원
창업대학원
학사행정
학사공지
학사일정
학사안내
교육과정편람
수업시간/강의계획서
수강신청
시간제등록생
교육지원
도서관
교수학습센터
학습관리시스템
IT교육센터
한국어문화원
언어교육센터(Language Education Center)
International Writing Center
소프트웨어교육원
정부재정지원사업
국립대학육성사업
글로컬대학사업
연구소소개
인문사회과학분야
기초과학분야
공학분야
농업과학분야
의과학분야
우수연구자소개
JCR 5%
HCR 상위 1%
KNU연구자정보
연구업적조회
건전학회/학술지조회
학술지검색/연구성과분석
연구산학처(산학협력단)
4단계 BK21사업
산단 통합연구행정지원시스템
공동실험실습관
협정체결대학
외국인 특별전형(학부)
외국인 특별전형(대학원)
Scholarship
정부초청장학
Guidebook
진로·취업
KNU진로설계모델
진로탐색수업
진로취업상담
현장실습
창업교육
창업교과목
창업공지
학생활동
총학생회/총동아리연합회
대학언론
학생지원
장학·학자금대출
복지·편의시설
학생의료공제회
장애학생지원센터
교내식당메뉴
학생상담센터
인터넷증명발급
봉사
봉사활동
자원봉사센터
학생예비군
공지사항
행사
교외행사
경북대채용
교수초빙
채용
강사채용
교육수요자만족도
뉴스
포토뉴스
연구성과
KNU인물
언론으로 본 KNU
경북대웹진
경북대소식
사이버투어
캠퍼스투어신청
홍보영상
로그인
KOR
ENG
CHI
대학소개
경북대소개
KNU연혁
KNU오늘
교육목표
대학현황
인포그래픽
총장실
인사말
총장프로필
역대총장
캠퍼스안내
오시는길
등교 및 셔틀버스 운행
주차안내
사이버투어
견학안내
상징
학교상징
로고 및 UI
서체
캐릭터
서식류
PPT템플릿
UI관리지침
찾기
전화번호안내
교내 사이트 안내
조직도 및 연락처
규정집/예규집
입학
대학
수시모집
정시모집
International Admissions
공지사항
대학원
공지사항
Q&A
전문대학원
공지사항
Q&A
특수대학원
공지사항
Q&A
교육
대학
인문대학
사회과학대학
자연과학대학
경상대학
공과대학
IT대학
농업생명과학대학
예술대학
사범대학
의과대학
치과대학
수의과대학
생활과학대학
간호대학
약학대학
첨단기술융합대학
생태환경대학
과학기술대학
행정학부
자율전공학부
공과대학/농업생명과학대학
자율미래인재학부
일반대학원
인문사회계열
자연과학계열
공학계열
예체능계열
의학계열
융합계열
학과간 협동과정
계약학과
전문대학원
법학전문대학원
데이터사이언스대학원
특수대학원
교육대학원
행정대학원
경영대학원
보건대학원
산업대학원
스마트농생명식품융합대학원
식물방역대학원
국제대학원
사회정책대학원
수사과학대학원
임상간호대학원
과학기술대학원
창업대학원
학사행정
학사공지
학사일정
학사안내
교육과정편람
수업시간/강의계획서
수강신청
시간제등록생
교육지원
도서관
교수학습센터
학습관리시스템
IT교육센터
한국어문화원
언어교육센터(Language Education Center)
International Writing Center
소프트웨어교육원
정부재정지원사업
국립대학육성사업
글로컬대학사업
연구/산학
연구소소개
인문사회과학분야
기초과학분야
공학분야
농업과학분야
의과학분야
우수연구자소개
JCR 5%
HCR 상위 1%
KNU연구자정보
연구업적조회
건전학회/학술지조회
학술지검색/연구성과분석
연구산학처(산학협력단)
4단계 BK21사업
산단 통합연구행정지원시스템
공동실험실습관
국제화
협정체결대학
외국인 특별전형(학부)
외국인 특별전형(대학원)
Scholarship
정부초청장학
Guidebook
대학생활/취업
진로·취업
KNU진로설계모델
진로탐색수업
진로취업상담
현장실습
창업교육
창업교과목
창업공지
학생활동
총학생회/총동아리연합회
대학언론
학생지원
장학·학자금대출
복지·편의시설
학생의료공제회
장애학생지원센터
교내식당메뉴
학생상담센터
인터넷증명발급
봉사
봉사활동
자원봉사센터
학생예비군
공지
공지사항
행사
교외행사
경북대채용
교수초빙
채용
강사채용
교육수요자만족도
대학홍보
뉴스
포토뉴스
연구성과
KNU인물
언론으로 본 KNU
경북대웹진
경북대소식
사이버투어
캠퍼스투어신청
홍보영상
학생
통합정보시스템
통합포털서비스
인터넷증명발급
등록
학사일정
학적
학생증발급
IT교육센터
학습관리시스템
수강신청/수업시간
수업/성적
정보화서비스
국제교류
장학복지제도
체육진흥센터
취업지원
장애학생지원
조직도
전화번호안내
교직원
통합포털서비스
KORUS
웹메일
대학원격교육지원센터
체육진흥센터
IT교육센터
규정집/예규집
교육과정편람
조직도
전화번호
찾아오시는길
학사일정
학사안내
정보화서비스
도서관소장검색
교내사이트안내
정보공개
예·결산회계
청렴행정
대학시설공간
종합관리시스템
동문
인터넷증명발급
대학현황
대학
대학원
전화번호
대학입학
대학원입학
교내사이트안내
찾아오시는길
조직도
정보공개
체육진흥센터
예비경대인
입학 홈페이지
총장실
대학현황
등록
장학복지제도
교환학생
해외인턴
찾아오시는길
조직도
견학신청
교내사이트
전화번호
체육진흥센터
통합정보시스템
통합포털
KORUS
도서관
웹메일
대학원
발전기금
대학홍보
대학홍보
대학홍보
뉴스
뉴스
경북대웹진
경북대소식
사이버투어
캠퍼스투어신청
홍보영상
뉴스
포토뉴스
연구성과
언론으로 본 KNU
KNU인물
자바스크립트를 사용할 수 없는 환경에서는 글쓰크기 확대 및 축소, 프린트기능을 사용하실 수 없습니다.
연구성과
이혜진 교수팀, 발암 환경 오염 물질 정밀 검출 돕는 ‘멀티모드 센싱’ 전략 제시
2020~2026년 최신 연구 흐름을 집대성한 리뷰 논문 발표… JCR 상위 0.5% 국제학술지 게재
화학과 이혜진 교수팀이 발암성 및 난분해성 환경오염 물질을 보다 정확하고 정밀하게 분석할 수 있는 차세대 ‘멀티모드 센싱(Multi-mode Sensing)’ 전략을 제시한 리뷰 논문을 발표했다. 이번 논문은 분석화학 분야 JCR 상위 0.5%에 해당하는 국제학술지 ‘트렌드 인 인바이런멘탈 애널리티컬 케미스트리(Trends in Environmental Analytical Chemistry, IF=13.4)’에 게재됐다. 현대 환경 문제의 주요 원인으로 꼽히는 농약, 과불화화합물(PFAS), 중금속, 다환방향족탄화수소(PAHs) 등 발암성·지속성 오염물질은 낮은 농도로 존재하면서 복합적으로 혼재되어 있어 정밀한 검출이 어렵다. 기존의 단일 신호 기반 분석법은 복잡한 환경 시료에서 다른 물질의 간섭을 받기 쉬워 분석의 선택성과 데이터의 신뢰성을 확보하는 데 한계를 보여왔다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 금속-유기 골격체(MOFs, Metal-Organic Frameworks)와 그 복합체를 활용해 다양한 신호를 동시에 분석하는 이중·다중 모드 모니터링 시스템으로의 전환 필요성을 제시했다. MOF는 금속과 유기물로 이뤄진 다공성 신소재로, 넓은 표면적과 조절 가능한 기공 구조를 바탕으로 차세대 환경 센서 소재로 주목받고 있다. 기존의 단일 모드 검출 방식에서 벗어나, 서로 다른 분석 신호(전기화학, 광학 등)를 동시에 활용해 데이터를 상호 검증하는 이중·다중 모드 센싱 전략이 분석의 정확도를 높일 수 있음을 강조했다. 특히 이번 연구는 2020년부터 2026년까지 발표된 MOF 기반 환경오염물질 분석 연구를 체계적으로 정리·비교·분석한 리뷰 논문으로, MOF 기반 센서가 단순한 흡착제를 넘어 능동적인 신호 변환기 역할을 수행할 수 있음을 설명했다. 또한 전기화학적 반응과 광학적 신호를 결합하거나, 스마트폰 연동 기술을 접목해 고가의 장비 없이도 현장에서 즉각적인 모니터링이 가능한 차세대 플랫폼의 발전 방향을 제시하기도 했다. 연구팀은 향후 스마트폰 기반 휴대형 센서와 결합할 경우 현장에서 실시간 오염물질 분석에도 활용 가능성이 있을 것으로 전망했다. 이혜진 교수는 “이번 연구는 환경오염 물질 분석의 한계를 극복하기 위해 전 세계적으로 수행된 다중 모드 센싱 연구를 분석하고 새로운 방향성을 제시한 동시에 환경 분석을 넘어 식품·웰빙·에너지 분야로의 확장 가능성도 보여줬다는 점에서 의의가 크다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실지원사업 및 중견연구자지원사업과 대구RISE 센터의 ‘RISE 글로컬대학 30 사업’의 지원을 받아 수행됐다. 교신저자는 화학과 이혜진 교수와 경북대 기초학문융합연구원 첼라두라이 카루피아(Chelladurai Karuppiah) 연구교수이며, 제1저자는 화학과 루쟈란(Lu Jiaran) 박사과정생이다. 한편, 이혜진 교수는 현재 경북대 기초학문융합연구원 참여교수로, 웰빙 연구유닛을 이끌며 스마트 웰빙에 관한 연구를 진행하고 있다. *Title of original paper: Metal–Organic Frameworks and Their Composites for Monitoring Carcinogenic and Persistent Environmental Pollutants: Transition from Single-Mode to Dual- and Multi-Mode Analytical Platforms *Abstract Carcinogenic and persistent pollutants (CPPs), including pesticides, per- and polyfluoroalkyl substances, heavy metal ions, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), pose long-term risks to environmental and human health owing to their persistence, bioaccumulation, and chronic toxicity. However, reliably monitoring these contaminants in complex environmental matrices proves analytically challenging, particularly when multiple pollutants coexist. To overcome this challenge, metal–organic frameworks (MOFs) and their composites have emerged as versatile analytical materials owing to their tunable porosity; diverse coordination chemistry; and ability to integrate recognition, enrichment, and signal transduction within a single platform. This review critically examines recent advances in MOF-based analytical strategies for CPP monitoring, with particular emphasis on the transition from conventional single-mode detection to multi-analyte, dual-mode, and multi-mode sensing platforms. Electrochemical and optical approaches, including ratiometric electrochemistry, fluorescence/colorimetric and chemiluminescence/colorimetric sensing, and hybrid electrochemical/optical architectures, are evaluated for their analytical performance, robustness, and suitability for real sample analysis. Particular emphasis is placed on how MOF nanozyme activity, aptamer or DNAzyme functionalization, and composite design enable self-calibrated, interference-resistant detection. Emerging trends toward portable, field-deployable systems, such as paper-based devices and smartphone-assisted multimodal readouts, are also highlighted. Finally, current limitations, including stability, reproducibility, and uneven pollutant coverage, particularly for PAHs, are critically assessed, and future directions for next-generation MOF-based environmental analytical platforms are outlined. Overall, this review provides a timely perspective on how MOFs and their composites are reshaping analytical strategies for reliable CPP monitoring in environmental samples. *Journal: Trends in Environmental Analytical Chemistry *Web Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214158826000115?via%3Dihub <사진 왼쪽부터 이혜진 교수, 첼라두라이 카루피아 연구교수, 루쟈란 박사과정생>
2026-05-14
신효근 교수팀, 그룹 사육 환경에서도 안정적인 장기 신경 기록 가능한 폐쇄형 크라운 패키징 기술 개발
전자공학부 신효근 교수팀이 그룹 사육 환경에서도 안정적인 장기 신경 기록이 가능한 폐쇄형 크라운(closed-crown) 패키징 기술을 개발했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 Microsystems & Nanoengineering (IF 9.9, JCR 상위 0.6%)에 게재됐다. 최근 신경과학 및 뇌질환 연구 분야에서는 자유롭게 행동하는 동물의 뇌 신호를 장기간 안정적으로 기록하는 기술의 중요성이 크게 증가하고 있다. 특히 우울증, 불안장애, 자폐 스펙트럼 장애와 같은 사회적 상호작용 기반 정신질환 연구에서는 동물 간 자연스러운 사회 행동 환경을 유지한 상태에서 신경 활동을 분석하는 것이 매우 중요하다. 그러나 기존 신경 기록 시스템은 케이블과 커넥터가 외부로 노출된 오픈 크라운(open-crown) 구조를 주로 사용해왔으며, 그룹 사육(group housing) 환경에서는 동물 간 접촉으로 인해 케이블 단선, 프로브 손상, 오염 등의 문제가 빈번하게 발생했다. 이로 인해 대부분의 실험은 개별 사육(single housing) 환경에서 수행되었고, 사회적 고립에 따른 불안 증가 및 행동 변화가 실험 결과에 영향을 미칠 수 있다는 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 그룹 사육 환경에서도 안정적인 장기 신경 기록이 가능한 폐쇄형 크라운 패키징 시스템을 개발했다. 개발된 시스템은 나사형 밀폐 구조 기반의 보호용 크라운을 적용하여 외부 충격과 동물 간 물리적 접촉으로부터 신경 프로브와 케이블을 효과적으로 보호할 수 있도록 설계됐다. 또한 NFC(Near-Field Communication) 태그를 크라운 내부에 통합하여 다수의 실험동물을 개별적으로 식별할 수 있도록 하였으며, 약 35 μm 두께의 초박형 PSR(Photo Solder Resist) 기반 플렉시블 케이블을 적용하여 자유로운 움직임 환경에서도 높은 기계적 유연성과 안정적인 연결 특성을 확보했다. 추가적으로 연구팀은 black platinum(Black-Pt) 전기도금 공정을 통해 전극 임피던스를 수십 kΩ 수준(1 kHz 기준)까지 낮춰 장기간 안정적인 신경 신호 기록이 가능하도록 구현했다. 실제로 해마(hippocampus) CA1 영역에 신경 프로브를 삽입한 후 1개월 이상 그룹 사육 환경에서 실험을 수행한 결과, 임피던스 변화 없이 안정적인 신경 신호 품질과 spike waveform, signal-to-noise ratio(SNR)를 유지하는 데 성공하였다. 또한 행동 분석 결과, 개별 사육된 생쥐에서는 불안 관련 행동이 증가한 반면, 그룹 사육 환경에서는 정상적인 사회 행동과 안정적인 행동 패턴이 유지되는 것을 확인했다. 이번 연구는 기존 신경 인터페이스 시스템의 가장 큰 한계 중 하나였던 그룹 사육 환경에서의 장기 안정성 문제를 해결한 기술로 평가된다. 특히 단순한 보호 구조를 넘어, 실제 사회적 상호작용 환경을 유지한 상태에서 장기간 안정적인 신경 기록이 가능한 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 연구팀은 향후 이 기술이 사회성 행동 연구, 사회적 고립 기반 정신질환 모델 연구, 장기 신경 인터페이스 시스템 및 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 연구에 폭넓게 활용될 것으로 기대하고 있다. 신효근 교수는 “이번 연구는 기존 신경 기록 시스템이 갖고 있던 그룹 사육 환경에서의 구조적 한계를 해결하고, 실제 사회적 상호작용 환경에서 장기간 안정적인 신경 기록이 가능하도록 한 기술이라는 점에서 의미가 크다”며, “향후 사회성 행동 연구뿐만 아니라 우울증·불안장애와 같은 정신질환 연구, 장기 신경 인터페이스 및 차세대 BCI 기술 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구는 학석박 통합과정에 재학 중인 홍영화 학생(학부 3학년)이 제1저자로 참여하였으며, 한국뇌연구원(KBRI) 추남선 박사와 신효근 교수가 교신저자로 참여했다. *Title of original paper: Closed-Crown Packaging System for Stable, Long-Term Neural Recording in Group-Housed Mice *Abstract Long-term recording of neural circuit activity in behaving mice is essential for understanding the pathophysiology of neuropsychiatric disorders and developing effective therapies. However, conventional open-crown packaging leaves cables and connectors exposed, making them vulnerable to biting, mechanical impact, and contamination. In group-housing conditions, these weaknesses often cause cable disconnection or probe damage, forcing single housing and undermining the ecological validity of studies on social behavior. To address these limitations, we developed a closed-crown neural probe packaging system that (i) integrates an NFC-enabled crown for simultaneous physical shielding and individual identification, (ii) employs an ultra-thin PSR-based flexible cable (~35 μm) to ensure mechanical flexibility and stable long-term connectivity, and (iii) incorporates black Pt–electroplated electrodes with low impedance (the tens of kiloohms at 1 kHz) for stable neural recording. After implantation into the hippocampal CA1 region, mice maintained under group-housing conditions exhibited stable impedance over extended periods, with preserved spike waveform and signal-to-noise ratio. Behavioral assessments showed no signs of packaging-induced social stress, and anxiety-related indices were improved in group-housed mice compared with isolated ones. In summary, the proposed closed-crown system provides a robust platform for stable, long-term neural recording under naturalistic social conditions. This approach enables precise examination of neural circuit dynamics in socially interacting animals and offers a powerful tool for advancing the study of social behavior and neuropsychiatric disorders. *Journal: Microsystems & Nanoengineering *Web Link: https://www.nature.com/articles/s41378-026-01293-2 <사진 왼쪽부터 신효근 교수, 홍영화 학생>
2026-05-12
박귀일 교수팀, 압전 소자 효율‧내구성 동시 확보… ‘입자 뭉침 문제 해결하니 전력 껑충’
금속재료공학과 박귀일 교수팀이 초고함량 나노입자를 고분자 속에 균일하게 분산하는 기술을 통해 성능과 내구성을 높인 유연 압전 소자를 개발했다. 박 교수팀은 충남대 진형민 교수팀, 한국원자력연구원 백창연 박사팀과 공동연구에서 실시간 아미드화(In-Situ Amidation) 기술을 활용해 초고함량 나노입자가 고분자 내에 매우 균일하게 분산된 유·무기 복합체 기반 압전 소자를 구현했다. 진동이나 움직임을 전기에너지로 변환하는 압전 소자는 전기를 만드는 세라믹 나노입자와 이를 고정하는 유연한 고분자를 혼합해 제작한다. 그동안 성능 향상을 위해 나노입자 함량을 높이려는 연구가 활발했으나, 나노입자가 서로 뭉치거나 고분자와 따로 노는 ‘계면 비호환성’ 문제로 인해 소재가 쉽게 파손되거나 효율이 저하되는 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 열처리 과정에서 나노입자와 고분자가 동시에 화학적으로 결합하도록 하는 ‘실시간 아미드화’ 방식을 적용했다. 나노입자 표면에 폴리도파민(PDA)을 코팅한 뒤 polyamic acid(PAA) 전구체에 분산시키고, 이미드화 과정에서 PDA의 아민기와 PAA의 카복실산기 사이에 아마이드 결합이 형성되도록 했다. 이와 함께 수소결합 등 비공유결합성 상호작용이 복합적으로 작용하면서 입자 응집, 계면 비호환성, 불균일 분산 문제를 효과적으로 억제했고, 최종적으로 나노입자를 최대 80 wt%(중량 퍼센트)까지 균일 분산한 복합체를 구현했다. 이 기술 덕분에 나노입자가 전체 무게의 80%에 달하는 초고함량 상태에서도 뭉침 현상이 발생하지 않았다. 새롭게 개발된 압전 소자는 입자와 고분자 사이의 견고한 결합력을 바탕으로 외부 압력을 전기에너지로 바꾸는 효율이 대폭 향상됐다. 실험 결과 최대 5.1 V의 전압과 1.1 μA의 전류를 안정적으로 출력했으며, 1만 회 이상의 반복적인 굽힘 테스트와 고선량 감마선 조사 환경에서도 성능 저하가 없는 뛰어난 내구성을 입증했다. 특히 개발된 압전 소자는 고선량 감마선 조사 환경에서도 성능이 안정적으로 유지돼, 우주·원자로 등 극한 환경에서 구동 가능한 유연 압전 에너지 하베스터 및 자가구동형 센서로 활용될 가능성을 확인했다고 연구팀은 설명했다. 박귀일 교수는 “이번 성과는 ‘실시간 아미드화’를 통해 압전 소재의 물리적 한계를 극복할 수 있는 원천 기술을 확보했다는 점에서 의미가 크다. 극한 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있어 향후 자가구동 센서 등 미래 산업 분야의 핵심 소재로 활용될 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 연구 결과는 재료 분야에 세계적으로 권위 있는 과학 저널인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 5월 4일 게재됐으며, 연구 우수성을 인정받아 표지 논문으로 선정됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 해외우수과학자유치사업의 지원을 받아 수행됐다. 교신저자는 경북대 박귀일 교수(책임 교신저자), 충남대 진형민 교수, 한국원자력연구원 이경자 박사이며, 제1저자는 경북대 장학수 박사과정생, 충남대 허인범 석·박통합과정생, 한국원자력연구원 백창연 박사이다. *Title of original paper: In Situ Amidation-Derived Interfacial Modulation for Homogeneous Ultra-High Nanoparticle Loading Toward Robust and Flexible Piezoelectric Composites *Abstract Hybrid materials-based composites offer resilient and distinctive properties that can be utilized in a broad range of fields compared to traditional single-phase materials, especially gaining attention in the field of composite-based flexible piezoelectric energy harvesters (f-PEHs). However, dispersing pristine inorganic fillers into an organic matrix presents challenges such as particle aggregation, interfacial incompatibility, and heterogeneous dispersion, which limit the ability to achieve uniform ultra-high ceramic loading to improve the performance of f-PEHs. Herein, a polydopamine (PDA) surface coating technology was introduced to BaTiO3@BaSrTiO3 core–shell (CS) piezoelectric nanoparticles to inhibit particle aggregation, interfacial incompatibility, and heterogeneous dispersion inside the polymeric matrix. The in situ polymerization of PDA within the PI matrix creates cooperative covalent and non-covalent interfacial interactions, enabling homogeneous dispersion and achieving 80 wt.% filler loading. These achievements were theoretically verified by employing a density functional theory calculation. The hybrid composite film with high contents (80 wt.%) of PDA-coated CS piezoelectric nanoparticles exhibits enhanced microstructural stability and a superior piezoelectric coefficient (d33, eff ≈ 13.4 pm/V). These features promote an efficient stress transfer, a strong grain-to-grain connectivity, and an improved cumulative electric dipole alignment, which results in highly-efficient energy conversion of energy harvesters. The optimized piezocomposite-based f-PEH has a maximum open-circuit voltage (VOC) of ∼5.11 V and a short-circuit current (ISC) of ∼1.12 µA when subjected to repetitive mechanical bending forces. Furthermore, our piezo-hybrid material technology, realizing the ultra-high loading of ceramic fillers inside a polymeric matrix, provides the feasibility of robustness under extreme environmental conditions, highlighting suitability for space and nuclear applications. *Journal: Advanced Functional Materials *Web Link: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202530216 <사진 왼쪽부터 박귀일 교수, 장학수 박사과정생, 논문 표지>
2026-05-08
김주현 교수팀, 새로운 복합분리막 개발을 통한 안전한 이차전지 개발 가능성 제시
김주현 교수팀이 리튬 이온 및 리튬 금속 전지의 안전성과 수명 안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 개념의 복합분리막을 개발하며, 보다 안전한 이차전지 개발 가능성을 제시했다. 응용화학공학부 연구팀은 폴리이미드(polyimide, PI) 기반 분리막에 표면 산화된 탄소나노튜브(s-CNT)를 도입해 기계적 강도와 이온 전달 특성을 동시에 개선한 고안전성 복합분리막을 구현했다. 이번 연구에서는 비용매 유도 상분리(NIPS) 공정을 통해 CNT 함량을 임계치 이하로 정밀 제어함으로써 전기적 절연 특성을 유지하면서도 인장 강도를 약 92% 향상시키는데 성공했다. 이를 통해 기존보다 더 얇고 안정적인 분리막 구현 가능성을 확인했다. 또한, 표면 산화된 CNT에 의해 형성된 음전하 표면은 이온 전달수 증가와 균일한 이온 플럭스를 유도해 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제했으며, 장기 사이클 안정성과 낮은 분극 특성도 동시에 향상시켰다. 아울러, 해당 분리막은 고온 및 과충전 조건에서도 우수한 안정성을 보였으며, 풀셀 평가에서도 향상된 성능을 나타내며 상용화 가능성을 입증했다. 김주현 교수는 “이번 연구는 분리막의 기계적 강화와 표면전하 기반 이온 전달 제어를 동시에 구현한 설계 전략을 제시했다는 점에서 의미가 있으며, 이를 통해 전지의 안전성과 성능을 동시에 향상시킬 수 있음을 입증했다”고 설명했다. 이번 연구는 응용화학공학부 우수정 박사과정생이 제1저자로 참여해 분리막 설계부터 전기화학적 성능 검증까지 연구 전반을 주도적으로 수행했다, 연구 성과는 소재 분야 세계적 권위의 국제학술지인 Advanced Functional Materials에 2026년 4월 게재됐으며, 저널의 Back Cover 논문으로도 선정돼 우수성을 인정받았다. 한편 이번 연구는 한국연구재단 나노소재기술개발(R&D) 사업의 지원을 받아 수행됐다. *Title of original paper: Abuse-Tolerant Separator Enabled by Surface Charge Modulation and Structural Reinforcement for High-Safety Lithium-Ion Batteries *Abstract The growing demand for high-energy lithium-ion batteries for electric vehicles has highlighted battery safety as a critical challenge. While polyimide (PI) separators provide superior thermal stability and electrolyte wettability compared to conventional polyolefin separators, their practical application is limited by insufficient mechanical robustness. Herein, an abuse-tolerant separator (ATS) is fabricated by integrating PI with surface-oxidized carbon nanotubes (s-CNTs) via non-solvent induced phase separation while maintaining the s-CNT content below the percolation threshold to prevent conductive network formation. The tensile strength of the resulting ATS is increased by ∼92%, enabling a thinner separator without compromised safety. Partial surface oxidation of the CNTs introduces negative surface charges, thereby increasing the Li-ion transference number from 0.39 to 0.47, promoting uniform ion transport, and suppressing dendrite growth. Consequently, ATS-based Li||Cu and Li||Li cells exhibit substantially improved cycling stability, retaining a CE of 69.6% after 200 cycles and maintaining lower polarization throughout long-term cycling, respectively. Moreover, NCM||Graphite full cells with an inverted N/P ratio further verify the efficacy of the ATS in promoting safer and more reliable practical battery performance. This approach provides an effective strategy for protecting the battery from internal and external stresses while improving its practical energy density via reduced separator volume. *Journal: Advanced Functional Materials *Web Link: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202529000 <사진 왼쪽부터 우수정 박사과정생, 김주현 교수, Back Cover지>
2026-05-07
경북대-충남대 공동연구팀, 초소형 인공지능 기반 리튬이온전지 충전상태 실시간 예측 기술 개발
MCU 환경 구동 가능 TinyML 고정밀 인공지능 모델 활용 배터리 관리 기술 개발
경북대 스마트모빌리티공학과 오지민 교수와 충남대 전기공학과 김종훈 교수는 리튬이온전지의 충전상태 (State-of-Charge, SOC)를 실시간으로 고정밀 예측할 수 있는 초소형 인공지능 기반 배터리 관리 기술을 개발했다. 본 연구는 합성곱신경망(CNN)과 장단기기억 신경망(LSTM)을 결합한 CNN-LSTM 모델을 활용하여 전압, 전류, 온도 등 시계열 데이터를 정밀하게 분석하는 데 초점을 두었다. 특히 해당 모델을 고성능 서버가 아닌 저가형 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)인 ESP32에 구현함으로써 실제 배터리관리시스템(BMS) 적용 가능성을 크게 높였다. 기존의 SOC 추정 방식은 개방회로전압(OCV), 쿨롱 카운팅, 임피던스 기반 방법 등이 주로 활용되었으나, 동적 주행 환경에서는 누적 오차, 긴 안정화 시간, 복잡한 측정 장비 요구 등의 한계가 있었다. 연구팀은 CNN의 국부적 특징 추출 능력과 LSTM의 장기 시계열 의존성 학습 능력을 결합하여 급격한 충·방전 조건에서도 안정적인 SOC 예측이 가능하도록 했다. 그 결과, 제안한 CNN-LSTM 모델은 기존 GRU, LSTM, CNN-GRU 모델보다 우수한 예측 정확도와 안정성을 보였다. 본 연구의 핵심 성과는 TinyML 기술을 활용해 고정밀 인공지능 모델을 제한된 메모리와 연산 성능을 가진 MCU 환경에 성공적으로 탑재했다는 점이다. 연구팀은 TensorFlow Lite 기반 양자화 기법과 맞춤형 TensorFlow Lite Micro 커널을 적용하여 LSTM 연산의 메모리 관리 문제를 해결했다. 이를 통해 고성능 장치에서는 약 1.91% 수준의 RMSE, 양자화된 MCU 환경에서는 약 2.05% 수준의 RMSE를 달성하여, 정확도 손실을 최소화하면서도 실시간 동작이 가능한 경량 배터리 진단 기술을 구현했다. 교신저자인 오지민 교수는 “본 개발 기술은 전기차, 전동 모빌리티, 휴대용 전자기기, 에너지저장장치 등 다양한 배터리 응용 분야에서 저비용·저전력·실시간 BMS 구현에 기여할 수 있다. 특히 ESP32의 듀얼코어 구조를 활용하여 데이터 취득과 인공지능 추론을 병렬적으로 수행함으로써 실제 운용 환경에서 요구되는 응답성과 연산 효율성을 동시에 확보했다. 향후 본 기술은 배터리 상태진단, 수명예측, 이상징후 조기탐지 기능과 결합되어 차세대 지능형 배터리관리시스템의 핵심 기반 기술로 확장될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구는 제1저자는 충남대 Dania Batool, 교신저자는 충남대 김종훈 교수, 경북대 오지민 교수다. 연구 결과는 에너지, 연료 분야 분야 최고 수준의 국제 학술지인 Journal of Energy Storage (인용지수=9.8, JCR 상위 14%, Q1) 4월 24일자에 온라인 출판되었다. 논문 제목은 Real-time, high-accuracy and computational efficiency state-of-charge estimation based on hybrid convolutional neural network and long short-term memory network model on microcontroller unit with Tiny machine learning 이다. *Title of original paper: Real-time, high-accuracy and computational efficiency state-of-charge estimation based on hybrid convolutional neural network and long short-term memory network model on microcontroller unit with Tiny machine learning *Abstract This study introduces a novel approach for accurately estimating the state-of-charge (SOC) in lithium-ion batteries (LIBs) using a hybrid convolutional neural network (CNN) and long short-term memory (LSTM) (CNN-LSTM) model implemented on microcontroller units (MCUs) with Tiny machine learning (TinyML) principles. Through leveraging the spatial feature extraction capabilities of CNN and the temporal dependency recognition of LSTM network, the proposed model outperforms existing SOC estimation methods in both accuracy and computational efficiency. Custom TensorFlow Lite Micro (TFLM) kernels were developed to enable LSTM inference on ESP32 MCU, addressing challenges such as memory cell and temporal state management constraints. The CNN-LSTM model architecture was trained and quantized using TensorFlow Lite (TFLite) to optimize deployment on the ESP32 MCU, ensuring minimal memory usage and power consumption without significant accuracy degradation. Experimental results demonstrate the model's superiority, with a root mean square error of 1.91% on resource-rich devices and 2.05% on quantized MCUs. Additionally, the study effectively leverages the ESP32's dual-core functionality, optimizing task allocation for real-time responsiveness and computational efficiency. A comprehensive comparison of various MCU platforms for SOC estimation highlights the cost and resource efficiency of the ESP32 for portable device applications. This research highlights the potential of integrating intelligent SOC estimation models into edge devices, paving the way for cost-effective and energy-efficient battery management system (BMS) in electric vehicles (EVs) and portable electronics. *Journal: Journal of Energy Storage *Web Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829726002710 <사진: 오지민 교수, 충남대 김종훈 교수, 초소형 인공지능 기반 듀얼 코어 연산>
2026-05-07
김상룡 교수팀, 소뇌실조증을 악화시키는 새로운 염증 유발 기전 규명
생명공학부 김상룡 교수·김세환 박사 연구팀이 한국화학연구원 김성순 박사, 한국뇌연구원 윤종혁 박사 연구팀과 공동으로 소뇌실조증* 환자와 동물모델에서 혈액 유래 단백질인 트롬빈과 프로트롬빈 크링글-2의 비정상적인 증가를 확인하고, 이들이 소뇌 내에 축적되어 신경염증과 세포 손상을 촉진한다는 사실을 규명했다. *소뇌실조증(Cerebellar ataxia): 소뇌의 위축이나 기능 이상으로 인해 균형 감각 상실, 보행 장애, 발음 이상 등 정교한 움직임 조절에 어려움을 겪는 희귀 난치성 신경질환 소뇌실조증은 보행 장애와 운동 조절 능력 저하가 점진적으로 나타나는 퇴행성 질환이다. 특히 유전적 요인으로 발생하는 척수소뇌실조증 2형은 질병 진행을 근본적으로 억제할 치료법이 매우 제한적이었다. 기존 연구들은 주로 유전적 변이에 집중해 왔으나, 초기 염증 반응이 어떻게 유발되는지에 대한 기전은 명확히 밝혀지지 않은 상태였다. 연구팀은 유전적 요인을 넘어 뇌혈관장벽 손상에 주목했다. 실제로 소뇌실조증 환자의 혈장 단백체 분석에서 트롬빈 및 프로트롬빈 크링글-2 단백질 증가가 확인되었으며, 척수소뇌실조증 2형 마우스 모델 실험을 통해, 외부 물질을 차단해야 할 뇌혈관장벽이 무너지면서 혈액 속 트롬빈과 프로트롬빈 크링글-2가 소뇌로 유입되어 축적되는 현상을 발견했다. 이렇게 유입된 단백질들은 뇌 속 미세아교세포 활성화, 신경염증을 일으키고 결국 신경세포 손상과 운동 장애로 이어졌다. 연구진은 카페인을 투여해 뇌혈관장벽 기능을 강화하거나, 항응고제인 리바록사반을 사용해 해당 단백질의 생성을 억제할 경우, 신경염증과 운동 장애가 유의미하게 개선됨을 입증했다. 이는 뇌혈관 보호 및 특정 혈액 단백질 제어가 소뇌실조증의 새로운 치료 전략이 될 수 있음을 시사한다. 김상룡 교수는 “이번 연구는 소뇌실조증의 악화가 뇌혈관장벽 이상 및 혈액 유래 단백질 축적과 밀접한 관련이 있음을 보여준 사례”라며, “향후 소뇌실조증과 연관된 조기 진단을 위한 바이오마커 활용 및 예방적 치료법 구축에 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 창의도전연구 및 글로벌기초연구실 사업의 지원으로 수행됐으며, 면역학 및 신경과학 분야의 국제학술지인 ‘저널 오브 뉴로인플라메이션(Journal of Neuroinflammation; IF = 10.1)’에 4월 16일 게재됐다. *Title of original paper: Therapeutic targeting of blood-derived protein infiltration to modulate neuroinflammation in cerebellar ataxia *Abstract Neuroinflammation is one of the key drivers of spinocerebellar ataxia type 2 (SCA2), yet the role of prothrombin-derived proteins in its pathogenesis remains unclear. Here, we show that prothrombin-derived proteins, thrombin and prothrombin kringle-2 (pKr-2), are elevated in the plasma of patients with cerebellar ataxia (CA) and in the cerebellum of SCA2 mice. Intervention strategies, reinforcing the blood–brain barrier (BBB) with caffeine administration and inhibiting thrombin/pKr-2 production through oral administration of rivaroxaban, attenuated cerebellar infiltration of prothrombin-derived proteins, neuroinflammation, and motor deficits in SCA2 mice, whereas pKr-2 upregulation exacerbated neuronal damage and behavioral impairments. These findings reveal a distinct peripheral proteomic signature linked to a cerebellar pathogenic pathway and suggest that limiting the entry of prothrombin-derived proteins into the cerebellum may represent a critical therapeutic approach in CA. *Journal: Journal of Neuroinflammation *Web Link: https://link.springer.com/article/10.1186/s12974-026-03811-5 <사진 왼쪽부터 김상룡 교수, 김세환 박사, 연구 전체 모식도>
2026-04-27
의과대학·약학대학 연구팀, 젖산에 의한 종양미세환경 재형성과 간암의 약물 내성 유발하는 상관성 규명
의과대학 박근규 교수·최연경 교수, 약학대학 변준규 교수로 구성된 공동연구팀(제1저자 박문주·이세빈 박사과정)은 간암세포에서 분비된 젖산(Lactate)이 종양미세환경을 재편성하여 간암의 치료 저항성을 갖게 되는 새로운 분자 기전을 규명하고, 이를 표적으로 한 대사 기반 병용 치료 전략을 제시하였다. 현재 진행성 간암 치료에는 면역항암제와 표적치료제가 폭넓게 사용되고 있으나, 상당수 환자에서 약물 내성이 발생해 치료 효과가 제한적이다. 또한 종양 내 축적되는 젖산은 종양미세환경을 조절하는 핵심 인자로 주목받고 있으나, 간성상세포(hepatic stellate cell, HSC)의 기능 조절, 세포외기질(extracellular matrix, ECM) 축적, 철 의존적 세포사멸인 페롭토시스(ferroptosis)와의 연계 기전은 충분히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 간암 세포에서 분비된 젖산이 주변 간성상세포의 mTORC1–CAD 신호를 활성시켜 de novo 피리미딘 합성과 pre-ribosomal RNA 생성을 증가시킨다는 사실을 확인하였다. 이러한 대사 재편성은 ECM 관련 단백질의 생성 및 축적을 유도함으로써 종양미세환경 내 세포외기질 리모델링을 촉진하였고, 결과적으로 간암 세포의 페롭토시스 감수성을 저하시켜 표적치료제에 대한 반응을 제한하였다. 연구팀은 이와 같은 기전에 착안하여 간성상세포의 피리미딘 대사를 표적으로 하는 DHODH 억제제와 표적항암제인 sorafenib의 병용 투여 시, ECM 축적이 감소하고 페롭토시스 감수성이 회복되어 항종양 효과가 향상될 수 있음을 제시하였다. 박근규 교수는 “간암의 치료 저항성에서는 종양미세환경과 대사 재편성이 중요한 요인으로 주목받고 있다”며, “이번 연구는 젖산에 의해 유도된 대사 재편성이 종양미세환경 변화를 거쳐 페롭토시스 저항성으로 이어지는 과정을 규명했다는 점에서 의의가 있다. 또한 해당 기전을 표적으로 하는 병용 치료 전략은 기존 간암 치료의 한계를 보완할 수 있는 새로운 접근이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구 성과는 과학기술정보통신부·교육부에서 추진하는 중견연구자지원사업, 선도연구센터 지원사업, 글로컬 R&D 지원사업의 지원으로 수행되었으며, 국제 저명 학술지인 ‘Molecular Biomedicine (IF: 10.1)’ 4월 17일에 게재되었다. <사진 왼쪽부터 박문주 박사과정, 이세빈 박사과정, 변준규 교수, 최연경 교수, 박근규 교수>
2026-04-22
오지민 교수팀, NASICON 계열 고체전해질 LATP의 리튬 금속 전지 적용을 위한 핵심 원리, 한계 및 AI 활용 방법 제시
AI·머신러닝 융합 기술로 LATP 고체전해질의 핵심 원리와 한계 제시
첨단기술융합대학 스마트모빌리티공학과 오지민 교수팀이 NASICON 계열 고체전해질인 LATP(Li₁₊ₓAlₓTi₂₋ₓ(PO₄)₃)를 리튬 금속 전지에 적용하기 위한 핵심 원리와 한계를 밝혔다. 아직 상용화되지는 않았지만, 전고체전지에 주로 사용되는 황화합물계 고체전해질과는 달리 NASICON 계열 고체전해질의 특성을 개선할 수 있는 방법을 제시하였다. 특히 LATP는 비교적 높은 리튬 이온 전도도, 우수한 대기 안정성, 그리고 산화물계 전해질 중 상대적으로 낮은 공정 비용으로 인해 유망한 고체전해질로 평가받고 있다. 그러나 실제 적용에서는 리튬 금속과 직접 접촉할 경우 Ti⁴⁺가 환원되어 혼합전도성 계면층이 형성되고, 이로 인해 계면 저항 증가와 덴드라이트 성장이 촉진되는 문제가 큰 것으로 알려져 있다. 이에 따라 이번 연구에서는 LATP의 장점을 유지하면서 이러한 근본적 한계를 어떻게 줄일 것인지에 초점을 두었다. 논문에서는 LATP의 결정구조와 이온전도 메커니즘을 설명하며, NASICON 골격이 3차원 리튬 이온 이동 경로를 제공한다는 점을 강조하였다. Al 치환은 단순히 리튬 함량을 증가시키는 데 그치지 않고, 국소 구조와 확산 병목의 형태를 변화시켜 이온 이동 장벽을 낮추는 역할도 한다. 그러나 다결정 세라믹으로 제조된 LATP에서는 벌크 내부 전도성보다 결정립계 저항이 훨씬 크게 작용하여 전체 전도도를 제한하는 것으로 나타났다. 즉, LATP의 실제 성능은 본질적인 결정 구조뿐만 아니라 결정립 크기, 기공도, 2차상 형성, 소결 조건과 같은 미세구조 요인에 크게 좌우됨을 문헌을 통해 정리하였다. 이와 관련하여 본 연구는 도핑과 미세구조 제어가 LATP 성능 향상의 핵심 전략임을 제시한다. Mg, Ge, Y, Zn, B, W 등의 도펀트는 격자 구조, 리튬 농도, 결정립계 화학, 소결 거동을 조절하여 전도도를 향상시킬 수 있으나, 그 효과는 조성 범위에 매우 민감한 것으로 확인되었다. 특히 적정 농도에서는 전도도 향상과 활성화 에너지 감소가 가능하지만, 과도한 도핑은 오히려 2차상 형성이나 계면 저항 증가를 유발한다. 따라서 도펀트 선택은 단순한 이온 반경이나 원자가뿐 아니라 상 안정성, 리튬 휘발 억제, 결정립계 저항 저감까지 종합적으로 고려해야 한다는 점을 강조하였다. 제조 공정 측면에서는 고상합성, 솔-겔, 공침, 수열합성, 용융-급랭, SPS, 콜드 소결, 테이프 캐스팅 등 다양한 합성 및 성형 경로를 비교하였다. 고상법은 가장 실용적이고 대량생산에 유리하지만, 높은 소결 온도로 인해 리튬 휘발과 불순물상이 문제가 될 수 있다. 반면 솔-겔법이나 공침법은 조성 균일성과 미세 입자 형성에 강점이 있어 높은 치밀화와 우수한 이온전도성을 유도할 수 있으나, 공정 복잡성과 비용 측면의 부담이 따른다. 결국 LATP의 상용화를 위해서는 고품질 분말 합성과 저온 치밀화, 그리고 대면적 시트 제조 공정을 균형 있게 결합한 하이브리드 제조 전략이 필요하다고 제시하였다. 논문의 중요한 핵심은 LATP가 단독 고체전해질보다는 계면 보호층이나 복합 전해질 구조 내에서 더 안정적으로 작동한다는 점이다. LATP와 리튬 금속이 직접 접촉할 경우 환원 반응과 전자 누설이 지속되어 안정한 계면 형성이 어렵기 때문에, 보호 코팅층, 합금 버퍼층, 인공 SEI, 고분자-세라믹 복합화 등이 필수적이다. 특히 polymer–LATP 복합 전해질은 고분자의 유연성과 밀착성, LATP의 기계적 강도와 이온전도성을 동시에 활용하여 계면 접촉 개선과 덴드라이트 억제를 도모할 수 있는 것으로 보고되었다. 이에 따라 본 논문은 LATP의 미래가 ‘단독 세라믹 전해질’보다는 ‘계면공학이 결합된 복합 전해질 플랫폼’에 더 가깝다고 해석하였다. 마지막으로 본 연구는 AI와 머신러닝이 LATP 개발 속도를 획기적으로 높일 수 있는 도구임을 제시하였다. AI는 도펀트 조합 탐색, 소결 조건 최적화, 미세구조-성능 상관관계 해석, 안정한 계면 화학 예측 등에 활용되어 시행착오 기반 실험을 크게 줄일 수 있으며, 이를 기존 연구실의 연구 결과와 결합하여 분석하였다. 즉, LATP 기반 고체전해질의 실용화를 위해서는 계면 안정화, 복합 전해질 설계, 제조 공정 최적화가 동시에 이루어져야 하며, AI는 이러한 다변수 문제를 빠르고 비용 효율적으로 해결하기 위한 핵심 수단으로 제안되었다. 본 논문의 책임저자인 오지민 교수는 “LATP의 기초 물성부터 제조, 계면, 복합화, AI 기반 설계를 연결하여 리튬 금속 전지용 실용 고체전해질로 나아가기 위한 구체적인 연구 방향을 제시한 종합 연구”라며 “고에너지밀도 및 고안전성 리튬 이차전지, 특히 고체전해질을 연구하는 연구자들에게 큰 도움이 될 것이다.”고 밝혔다. 이번 연구의 제1저자는 경북대 Ateeq Ahmed 박사이며, 공동저자는 노은빈 석사과정, 김진서 석사과정, 유준환 석사과정, 이찬영 석사과정, 이지나 석사과정이다. 교신저자는 오지민 교수다. 연구 결과는 재료과학 융합 분야의 국제 학술지인 Energy Storage Materials(인용지수=20.2, JCR 상위 4.7%) 4월 19일자에 온라인 출판되었다. 논문 제목은 “NASICON-Type LATP Solid Electrolytes for Lithium Metal Batteries: Fundamentals to AI-Driven Materials Design”이다. 본 연구는 과학기술정보통신부 2025 글로벌 기초연구실지원사업과 산업통상자원부 2025 전자부품산업기술개발 주력산업IT융합사업의 지원을 받아 수행되었다. *Title of original paper: NASICON-Type LATP Solid Electrolytes for Lithium Metal Batteries: Fundamentals to AI-Driven Materials Design *Abstract NASICON-type Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 (LATP) is a promising solid electrolyte for lithium metal batteries because of its high ionic conductivity, stability in air, and relatively low processing cost. However, its practical use is limited by the reduction of Ti4+ at the lithium interface, which leads to the formation of a mixed-conducting interphase and promotes dendrite growth. In addition, high grain-boundary resistance significantly reduces the overall ionic conductivity. This review outlines key strategies to address these challenges, including doping to improve ionic conductivity and stability, interfacial engineering (protective interlayers, alloy buffers, and artificial SEI layers), and polymer–LATP composites to enhance interfacial contact and mechanical properties. Based on recent research, LATP performs more reliably in hybrid or composite systems than as a standalone electrolyte, where interfacial instability is difficult to control. Furthermore, this study highlights the emerging role of Artificial Intelligence (AI) and Machine Learning (ML) in accelerating dopant selection, optimizing sintering processes, and enhancing structural stability. The practical realization of LATP-based solid-state batteries will depend on the synergistic integration of interfacial engineering, composite electrolyte design, and AI-driven materials optimization, where AI enables faster, cost-effective development of advanced materials. *Journal: Energy Storage Materials *Web Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829726002710 <사진 왼쪽 첫번째 줄부터: Ateeq Ahmed 박사, 노은빈 석사과정생, 이찬영 석사과정생, 김진서 석사과정생, 유준환 석사과정생, 이지나 석사과정생, 오지민 교수>
2026-04-20
이혜진 교수팀, 발암성 대기오염 물질 한 번에 찾는 초소형 센서 개발
화학과 이혜진 교수팀이 공기 중에 떠다니는 발암물질을 한 번에 찾아낼 수 있는 초소형 센서를 개발했다. 손톱만 한 약 1cm 크기의 센서 칩으로, 빠르고 간편하게 대기오염 물질을 측정할 수 있는 것이 특징이다. 눈에 보이지 않는 미세먼지 속에는 우리의 건강을 위협하는 발암물질들이 숨어 있다. 특히 벤조[a]피렌, 피렌, 플루오렌과 같은 다환방향족탄화수소(PAHs)는 함께 발견되는 경우가 많아 이를 동시에 정확히 측정하는 것이 중요하다. 하지만 이들 물질은 서로 구조가 매우 비슷하고 대기 중 농도가 낮아, 기존의 고가의 대형 분석 장비 없이는 현장에서 여러 성분을 동시에 정확히 구분해내기 어려운 한계가 있었다. 이 교수팀은 이 문제를 해결하기 위해 전기 전도성이 뛰어난 ‘탄소 나노튜브’와 화학 반응을 돕는 촉매 역할의 ‘세륨 산화물’, 그리고 이들을 견고하게 부착시키는 ‘폴리도파민’을 활용해 새로운 나노 소재를 개발하고, 이를 손톱만 한 크기의 전극 칩에 코팅해 센서를 완성했다. 이 센서는 공기 중 유해물질에 반응할 때마다 각각 다른 산화반응 신호를 만들어내기 때문에, 한 번만 측정해도 여러 물질을 동시에 구분해낼 수 있다. 성능 검증 결과, 이 센서는 벤조[a]피렌 0.22 μM(마이크로몰), 피렌 0.08 μM, 플루오렌 5.55 μM라는 낮은 농도까지 감지해냈다. 이는 낮은 농도에서도 물질을 구분할 수 있는 수준의 민감도를 확보했음을 의미한다고 연구팀은 설명했다. 특히 복잡한 분석 장비 없이도 측정이 가능해 현장 활용 가능성이 있다는 점에서 실용성이 크다. 연구팀이 서울과 대전의 도심 및 도로 환경에서 채취한 공기 시료에 센서를 적용한 결과, 다양한 성분이 포함된 환경에서도 안정적으로 작동하며 측정이 가능함을 확인했다. 이혜진 교수는 “이번 기술은 현장에서 신속하게 한 번의 측정만으로 여러 유해물질을 동시에 확인할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 앞으로는 누구나 일상에서 공기 질을 실시간으로 확인할 수 있는 시대가 열릴 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 연구 결과는 분석화학 분야의 국제학술지인 ACS 센서스(ACS Sensors, JCR 상위 3.2% 이내)에 4월 7일 온라인으로 게재됐다. 이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실 지원사업과 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 교신저자는 화학과 이혜진 교수와 경북대 기초학문융합연구원 첼라두라이 카루피아(Chelladurai Karuppiah) 연구교수이며, 제1저자는 화학과 파우잔 아민(Fauzan Amin) 박사과정생이다. 한편, 이혜진 교수는 현재 경북대 기초학문융합연구원 참여교수로, 웰빙 연구유닛을 이끌며 스마트 웰빙에 관한 연구를 진행하고 있다.
Professor Hyejin Lee’s Team Develops Ultra-Compact Sensor for Simultaneous Detection of Carcinogenic Air Pollutants
A research team led by Professor Hyejin Lee from the KNU Department of Chemistry has developed an ultra-compact sensor capable of detecting multiple carcinogenic substances in the air simultaneously. About the size of a fingernail (approximately 1 cm), this sensor chip enables the fast and convenient measurement of air pollutants. Invisible fine particulate matter contains hidden carcinogens that pose serious risks to human health. In particular, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) such as benzo[a]pyrene, pyrene, and fluorene are often found together, making it crucial to measure them simultaneously and accurately. However, due to their very similar structures and low concentrations in the air, until now it has been difficult to distinguish multiple components accurately in the field without expensive and bulky analytical equipment. To address this challenge, Professor Lee’s team developed a new nanomaterial by combining highly conductive carbon nanotubes, cerium oxide (a catalyst to facilitate chemical reactions), and polydopamine, which firmly binds these materials together. This nanomaterial was then coated onto a fingernail-sized electrode chip to create the sensor. The sensor generates distinct oxidation signals in response to different harmful substances in the air, allowing multiple compounds to be identified simultaneously with a single measurement. Performance tests showed that the sensor could detect very low concentrations: 0.22 μM for benzo[a]pyrene, 0.08 μM for pyrene, and 5.55 μM for fluorene. According to the research team, this demonstrates a level of sensitivity sufficient to distinguish substances even at low concentrations. Notably, the sensor does not require complex analytical equipment, making it highly practical for on-site use. When applied to air samples collected from urban and roadside environments in Seoul and Daejeon, the sensor operated reliably and successfully measured multiple components, even in complex conditions. Professor Lee remarked, “This technology is significant in that it allows multiple hazardous substances to be identified simultaneously with a single, rapid measurement in the field. We expect that it will pave the way for an era in which anyone can monitor air quality in real time in their daily lives.” The research findings were published April 7 online in ACS Sensors, an international journal in the field of analytical chemistry (ranked within the top 3.2% by JCR). This study was supported by the Basic Research Laboratory Program and the Mid-Career Researcher Program of the National Research Foundation of Korea. The corresponding authors are Professor Hyejin Lee of the KNU Department of Chemistry and Research Professor Chelladurai Karuppiah of the Institute for Basic Science Convergence at KNU. The first author is Fauzan Amin, a Ph.D. candidate in the KNU Department of Chemistry. Meanwhile, Professor Hyejin Lee is currently a participating faculty member at the Institute for Basic Science Convergence at KNU, where she leads the Well-Being Research Unit and conducts research on smart well-being. *Title of original paper: A Single CeO2/Polydopamine/Multiwalled Carbon Nanotube Hybrid Sensing Platform for Concurrent Voltammetric Monitoring of Benzo[a]pyrene, Pyrene, and Fluorene in Particulate Matter *Abstract Achieving concurrent detection of high-priority polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in particulate matter (PM) using a single sensing platform remains challenging due to their low abundance, structural similarity, and coexistence in complex environmental matrices. Herein, we present a first voltammetric sensing platform, enabling simultaneous determination of benzo[a]pyrene (BaP), pyrene (Pyr), and fluorene (Fluo) using a single-chip screen-printed carbon electrode (SPCE) modified with polydopamine (PDA)-functionalized multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) decorated with CeO2 nanospheres. Structural and compositional features of the composite were investigated using field-emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. The MWCNT/PDA/CeO2/SPCE exhibited excellent electrocatalytic activity toward the direct oxidation of BaP, Pyr, and Fluo in a methanol/water electrolyte containing LiClO4. This enhanced performance arises from the synergistic effects, including hydrophobic interactions, π−π stacking, efficient PAH adsorption, and improved electron-transfer kinetics. The sensor enabled simultaneous determination of BaP, Pyr, and Fluo with wide linear ranges (0.5−12, 0.1−10, and 7−60 μM, respectively), high sensitivities (6.99, 9.17, and 1.24 μA/μM, respectively), and low detection limits (0.22, 0.08, and 5.55 μM, respectively), along with excellent reproducibility (RSD < 4%) and selectivity against structurally similar PAHs. The practical applicability of the sensor was demonstrated by applying it to PM samples collected from on-road and different urban environments, which were fortified with known concentrations of the target analytes, yielding recoveries of 91.4−107.5% and confirming reliable performance in complex airborne matrices. Overall, the MWCNT/PDA/CeO2/SPCE platform enables a robust, sensitive, and selective strategy for simultaneous monitoring of multiple PAHs in environmental samples. *Journal: ACS Sensors *Web Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.5c04813 <사진 왼쪽부터 이혜진 교수, 첼라두라이 카루피아 연구교수, 파우잔 아민 박사과정생>
2026-04-16
배재성·진희경 교수팀, ‘근감소증·암 악액질 동시 개선’ 신약 후보물질 개발
경북대 연구진이 뇌 시상하부를 활성화해 식욕 부진을 개선하고 근육 소실을 효과적으로 억제하는 차세대 신약 후보물질을 개발했다. 특히 기존 치료제보다 적은 용량에서도 암 환자에게 나타나는 ‘암 악액질’ 관련 증상 개선 가능성을 확인했다. 의학과 배재성 교수와 수의학과 진희경 교수팀은 식욕 조절 호르몬인 그렐린(ghrelin)의 수용체(GHSR-1a)를 표적으로 하는 새로운 저분자 화합물인 ‘KARI 101’과 ‘KARI 201’을 개발하고, 효능을 입증했다고 밝혔다. 근감소증과 암 악액질은 노인이나 암 환자에게서 흔히 나타나는 질환으로, 식욕이 떨어지고 근육이 지속적으로 빠지면서 신체 기능과 생존율을 낮추는 치명적인 원인이 된다. 하지만 기존 치료제는 주로 식욕을 돋우는 데만 치중해 근육을 직접 보존하거나 기능을 회복시키는 데는 한계가 있었다. 연구팀이 개발한 KARI 화합물은 경구 투여 시 높은 생체이용률을 보이고, 특히 기존 치료제 대비 뇌 장벽 투과 효율이 높아 중추신경계로의 전달 능력이 뛰어난 것이 특징이다. 동물 실험 결과, KARI 화합물은 뇌 시상하부의 식욕 조절 신경을 활성화해 음식 섭취를 증가시키고 위 배출과 장 운동을 촉진하는 효과를 보였다. 특히 기존 치료제보다 낮은 용량에서도 이러한 효과가 나타나, 약물 효율성이 확인됐다. 노화 동물 모델과 암 악액질 동물 모델에서는 KARI 화합물이 골격근 감소를 억제하고 근육량을 회복시키는 경향을 보였다. 이와 함께 근위축 관련 유전자 발현을 감소시키고 근육 생성 신호 경로의 활성화가 관찰됐으며, 실제로 운동 능력 평가에서도 유의한 향상이 확인됐다. 더불어 종양(암 세포) 성장에는 영향을 미치지 않아 암 환자 적용 가능성 측면에서도 긍정적인 결과로 해석된다고 연구팀은 설명했다. 배재성 교수는 “이번 연구는 식욕 조절과 근육 대사를 동시에 조절할 수 있는 새로운 치료 전략을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 특히 근감소증과 암 악액질에서 삶의 질 개선 가능성을 보여준 만큼, 향후 치료제로의 발전 가능성을 기대하고 있다.”라며, “연구팀은 향후 약물 구조 최적화와 장기 안전성 평가, 임상 적용 가능성 검증 등을 통해 실제 치료제 개발로 이어갈 계획이다.”라고 밝혔다. 연구 결과는 근감소증과 암 악액질 분야의 권위 있는 국제 학술지인 ‘악액질, 근감소증 및 근육 저널(Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle)’ 4월호에 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부, 산업통상부, 보건복지부가 공동 지원하는 국가신약개발사업단(KDDF)의 지원으로 수행됐다. *Title of original paper: KARIs, Ghrelin Receptor Agonists With Excellent Brain Permeability, Increase Food Intake and Attenuate the Muscle Loss in Mice *Abstract -Background Ghrelin regulates appetite, gastrointestinal motility and growth hormone (GH) secretion through activation of the growth hormone secretagogue receptor (GHSR-1a) in hypothalamic neurons, with downstream effects on adipose tissue and skeletal muscle. Although ghrelin and synthetic GHSR-1a agonists have been investigated for the treatment of anorexia, sarcopenia and cancer cachexia, their clinical utility has been limited by unfavourable pharmacokinetics. We recently discovered a novel class of small-molecule compounds, termed KARIs, which act as potent GHSR-1a agonists with excellent brain permeability. Here, we evaluated their efficacy as GHSR-1a agonists in vitro and in vivo. -Method GHSR-1a agonistic effects of KARIs were assessed using calcium influx and competitive binding assays in human GHSR-1a-expressing cells, and molecular docking simulations were conducted. Pharmacokinetic properties of KARIs (1 mg/kg i.v, 10 mg/kg p.o) were compared with anamorelin (3 mg/kg i.v., 30 mg/kg p.o.). In vivo efficacy was evaluated in mouse models of postoperative ileus (POI; 10, 20 or 30 mg/kg), age-related sarcopenia (10 mg/kg/day for 4 weeks) and cancer cachexia (10 or 30 mg/kg/day from Days 9 to 24 after CT26 tumour induction). -Results KARIs directly interacted with key GHSR-1a residues (Phe279) and increased calcium influx (EC50: KARI 101 = 1.83 ± 1.05 μM; KARI 201 = 3.36 ± 1.09 μM). KARIs showed higher oral bioavailability (BA: KARI 101 = 63%; KARI 201 = 68%) and brain distribution (KARI 101 = 2.2; KARI 201 = 3.7) than anamorelin (BA = 45%, brain distribution = 0.1). KARIs significantly activated hypothalamic neurons (KARI 101 p = 0.029, KARI 201 p = 0.0152), resulting in increased food intake and improved gastric emptying and colonic transit in POI mice. In aged mice, KARIs markedly elevated plasma GH levels and restored gastrocnemius muscle mass (KARI 101 p = 0.0018, KARI 201 p = 0.0006) and improved rota-rod performance (p < 0.0001) by downregulating expression of atrophic genes and upregulating myogenic genes. In cancer cachexia mice, KARIs improved food intake and preserved skeletal muscle mass at lower doses (gastrocnemius, 10 mg/kg; p < 0.0001) than synthetic GHSR - 1a agonist (anamorelin, 30 mg/kg) and enhanced functional recovery (rota-rod test, 10 mg/kg; KARI 101 p = 0.045, KARI 201 p = 0.003) without affecting tumour growth. -Conclusions KARIs are potent, brain-penetrant GHSR-1a agonists with favourable pharmacokinetics compared to anamorelin. They enhance appetite, preserve skeletal muscle mass and improve physical performance in models of aging and cancer cachexia, supporting their potential as next-generation therapies for anorexia and muscle wasting. *Journal: Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle *Web Link: https://doi.org/10.1002/jcsm.70277 <사진 왼쪽부터 배재성 교수, 진희경 교수>
2026-04-13
조동형 교수팀, 손상된 세포소기관 ‘퍼록시좀’ 제거하는 신규 경로 규명
세포 내에서 에너지 대사와 독성 물질 제거를 담당하는 핵심 소기관인 ‘퍼록시좀’이 손상됐을 때, 이를 감지하고 제거해 세포의 건강을 유지하는 새로운 경로가 국내 연구진에 의해 밝혀졌다. 생명공학부 조동형 교수팀은 ㈜오가시스와 서울대 정종경 교수팀, 한국생명공학연구원 이규선 박사팀과의 공동연구를 통해 세포 내 소기관인 퍼록시좀(peroxisome)의 선택적 자가포식 과정인 펙소파지(pexophagy)를 조절하는 신규 분자 신호축을 규명했다. 퍼록시좀은 미토콘드리아와 함께 세포 내 에너지 대사와 산화스트레스 항상성을 유지하는 데 핵심적인 역할을 하는 소기관으로, 특히 지방산 대사와 활성산소 조절에 필수적이다. 이 기능에 문제가 생기면 세포 내에 노폐물이 쌓여 대사 질환이나 퇴행성 뇌 질환 등 다양한 질병이 발생할 수 있다. 우리 몸은 ‘자가포식’이라는 과정을 통해 손상된 퍼록시좀을 스스로 제거해 품질을 관리한다. 공동연구팀은 퍼록시좀이 손상되었을 때 ‘PINK1-STUB1-ABCD3’로 이어지는 분자 신호축이 작동한다는 사실을 밝혀냈다. 특히 그동안 미토콘드리아의 품질 관리를 담당하는 것으로만 알려졌던 ‘PINK1’ 단백질이 퍼록시좀의 품질 관리에도 핵심적인 역할을 한다는 점을 새롭게 확인했다. 연구팀에 따르면, 퍼록시좀 단백질 수송에 관여하는 PEX13이 결핍돼 퍼록시좀이 손상되면 PINK1이 이를 인지해 활성화된다. 이 PINK1은 STUB1 단백질의 효소 활성을 높여 퍼록시좀 막에 존재하는 단백질인 ABCD3을 유비퀴틴화하고 분해 표식을 남긴다. 이후 자가포식 조절단백질인 SQSTM1에 의해 손상된 퍼록시좀에 남겨진 표식이 인식돼 제거된다. 이는 세포 내 주요 소기관들이 각자 독립적으로 관리되는 것이 아니라, 서로 연결된 통합적 품질 관리 네트워크를 공유하고 있음을 보여주는 결과라고 연구팀은 설명했다. 조동형 교수는 “이번 연구는 젤웨그신드롬 등과 같은 퍼록시좀 기능 이상으로 발생하는 다양한 질환의 발병 원리를 이해하는 데 중요한 기반이 될 것이다. 향후 새로운 치료 전략을 마련하는 데 핵심 단서가 될 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 식품의약품안전처의 지원을 받아 수행됐으며, ㈜오가시스 조두신 박사, 경북대 세포소기관연구소 박나연 연구초빙교수, 한국생명공학연구원 김애경 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 세포생물학 분야 국제학술지인 ‘셀 데스 앤 디퍼런시에이션(Cell Death & Differentiation, IF=15.4’ 4월 2일 온라인판에 게재됐다. *Title of original paper: PINK1 and STUB1 pathway orchestrates peroxisomal selective autophagy by PEX13 depletion *Abstract Peroxisomes are dynamic organelles essential for lipid metabolism, oxidative balance, and cellular stress responses. Their dysfunction contributes to various diseases, including metabolic and neurodegenerative disorders. Selective autophagy, or pexophagy, preserves peroxisomal quality by removing damaged or excess peroxisomes. Here, we propose a novel ATM-PINK1-STUB1-ABCD3-SQSTM1 signaling cascade that orchestrates pexophagy in response to peroxisomal impairment. Through siRNA screening, we find that PINK1 is a key regulator of pexophagy induced by PEX13 depletion. PINK1 phosphorylates STUB1, enhancing its E3 ligase activity to ubiquitinate ABCD3, which in turn recruits SQSTM1 for peroxisomal degradation. We further identify that ATM activates PINK1 under peroxisomal stress, linking cellular stress signaling to organelle quality control. These findings provide new insights into the molecular mechanisms underlying peroxisome turnover and may have implications for therapeutic strategies targeting diseases related to peroxisomal dysfunction. *Journal: Cell Death & Differentiation *Web Link: https://www.nature.com/articles/s41418-026-01726-5
2026-04-07
‘빛 이용해 나노 캡슐 만든다’… 민경익 교수팀, 펩타이드 구조 정밀 제어 기술 개발
경북대 연구팀이 약물 전달과 치료 소재 등에 활용 가능한 펩타이드 나노소재를 빛으로 정밀하게 설계하는 기술을 개발했다. 나노 구조의 크기와 내부 공간까지 조절할 수 있어 다양한 기능성 소재로의 활용 가능성을 제시했다. 의생명융합공학과 민경익 교수팀은 빛을 이용해 펩타이드 나노조립 과정을 제어하고 ‘펩타이드 나노 캡슐’을 구현하는 자기조립 기술을 개발했다. 펩타이드(아미노산으로 이뤄진 단백질 조각)는 생체 친화성과 설계 유연성으로 차세대 바이오 소재로 주목받고 있지만, 자기조립 과정이 복잡하고 불안정해 구조를 정밀하게 제어하기 어려운 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘빛의 세기’만으로 펩타이드 간 공유결합 형성 속도를 조절하는 새로운 자기조립 원리를 적용했다. 비공유결합의 불안정성과 공유결합의 빠른 반응성이라는 상반된 특성을 ‘빛’이라는 외부 자극을 통해 동시에 제어한 것이다. 이를 위해 빛에 반응해 결합을 형성할 수 있는 타이로신 아미노산을 활용해, 결합이 빛의 세기에 따라 단계적으로 형성되도록 설계했다. 약한 빛에서는 결합이 느리게, 강한 빛에서는 빠르게 진행되도록 반응 속도를 제어해, 나노입자 외부는 단단한 공유결합 껍질, 내부는 유연한 초분자 구조로 이루어진 ‘공유-초분자 구배 구조(covalent-supramolecular gradient)’를 구현하는 데 성공했다. 이 구조를 바탕으로 연구팀은 내부 비공유결합 영역만 선택적으로 제거해 속이 빈 캡슐형 펩타이드 나노구조를 제작했다. 또 빛의 세기와 조사 순서를 조합해 나노 캡슐의 크기, 껍질 두께, 내부 공간을 각각 독립적으로 조절할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 두꺼운 껍질을 가진 캡슐 구조, 내부 핵을 포함한 요크-셸(yolk-shell) 구조, 표면이 거친 범피(bumpy) 구조 등 기존에는 구현이 어려웠던 다양한 나노구조를 구현할 수 있었다. 또한 연구팀은 이 펩타이드 나노 캡슐이 기능성 플랫폼으로 활용될 수 있음을 실험적으로 검증했다. 금(Au)과 백금(Pt) 나노입자 및 기능성 펩타이드를 결합해 ▷빛을 열로 변환하는 광열 기능 ▷과산화효소 유사 촉매 기능 ▷특정 바이오 물질을 선택적으로 결합하는 효소 고정화 기능을 확인했다. 민경익 교수는 “이번 연구는 펩타이드 나노구조가 자연적으로 형성된다는 기존 관점에서 벗어나 빛이라는 외부 자극을 활용해 펩타이드 조립 과정을 설계 도구로 전환하고 구조 형성을 프로그래밍할 수 있음을 보여준 사례이다. 반응 속도(kinetics)를 조절해 구조의 형성을 결정하는 새로운 조립 패러다임을 제시했다는 점에서 의미가 있다.”라고 설명했다. 이어 “복잡한 공정 없이도 원하는 구조와 기능을 갖는 바이오 소재를 설계할 수 있는 기반 기술이 될 것이다.”라고 덧붙였다. 이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 우수신진연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 교신저자는 민경익 교수, 공동 제1저자는 같은 학과 허윤미 박사과정생과 권기도 석사졸업생이다. 연구 결과는 재료 분야 최고 수준의 학술지인 ‘어드밴스드 컴포지트 앤 하이브리드 머티리얼즈(Advanced Composites and Hybrid Materials(IF=21.8, JCR 상위 1.5%)’ 2월 16일 온라인에 게재됐다. *Title of original paper: Light-Modulated Kinetic Control of Covalent-Supramolecular Gradients for the Assembly of Hollow Peptide Nanostructures *Abstract Covalent peptide assembly through integrating robust covalent bonds with dynamic non-covalent interactions offers a promising strategy for creating stable long-lasting assemblies with novel functionalities. However, significant challenges remain in understanding the intricate relationship between covalent bond formation kinetics and assembly pathways, as well as in achieving precise structural control and morphological diversity. Herein, we demonstrate kinetically controlled covalent peptide assembly through light-modulated tyrosine photo-crosslinking to fabricate hierarchical hollow nanostructures. Modulating the light intensity induces spatial inhomogeneity within the assemblies by creating covalent-supramolecular gradients that enable unprecedented control over the hierarchy and morphology. Selective dissociation of the non-covalent-supramolecular compartments results in hollow nanoparticles with tunable structural parameters (e.g., size, shell thickness, and cavity dimensions), which is achieved by balancing the covalent and non-covalent domains. This method enables diverse architectures, including bumpy capsules, core-shell, and yolk-shell structures. Furthermore, the co-assembly and biomineralization properties of peptides enable the creation of biotin-functionalized co-assemblies for enzyme immobilization and metal-peptide hybrid nanozymes with photothermal and peroxidase-like catalytic activity. These findings provide crucial insights into hierarchical assembly mechanisms and advance the design of tailored hollow peptide nanostructures for a wide range of applications. *Journal: Advanced Composites and Hybrid Materials *Web Link: https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-026-01679-w <사진 왼쪽부터 허윤미 박사과정생, 권기도 석사졸업생, 민경익 교수>
2026-03-26
게시판 검색
제목
작성자
내용
<<
<
1
2
3
4
5
>
>>
