Ewha, Where Change Begins 이화여자대학교화학 / 나노분야신기술연구성과발표및상담회 EWHA TECH in NANO 2013 인사말 _ 04 행사소개 _ 05 나노신소재연구실 ( 황성주교수 )_ 08 - 기술1. 광안정성이높고활성도가높은나노하이브리드광촉

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2 Ewha, Where Change Begins 이화여자대학교화학 / 나노분야신기술연구성과발표및상담회 EWHA TECH in NANO 2013 인사말 _ 04 행사소개 _ 05 나노신소재연구실 ( 황성주교수 )_ 08 - 기술1. 광안정성이높고활성도가높은나노하이브리드광촉매기술 _ 11 - 기술2. 안정적이고높은전도도를가지는하이브리드나노복합체를이용한이차전지기술 _ 13 고체화학연구실 ( 김성진교수 )_ 15 - 기술1. 대량생산이가능하고열전효율이높은열전재료기술 _ 20 - 기술2. 민감도가우수하고반응속도가빠른수소센서기술 _ 22 고분자나노복합소재연구실 ( 김동하교수 )_ 24 - 기술1. 간단한공정으로균일도가높은다성분입자제조가가능한가시광광촉매기술 _ 29 - 기술2. 금나노입자형태제어를통하여 LSPR 현상조절할수있는센서기술 _ 31 - 기술3. 제조방법이간단하고성능이우수한전극소재기술 _ 33 유기소재및분자인식연구실 ( 윤주영교수 )_ 35 - 기술1. 소량에도민감하게반응하고대량생산에적합한생체센서기술 _ 39 - 기술2. 계면활성제의종류까지검출할수있는고분자센서기술 _ 41 나노생체모방소재 / 바이오에너지연구실 ( 김진흥교수 )_ 43 - 기술1. 금나노입자를분석할수있는센서기술 _ 45 - 기술2. NADH 재생수율이향상된인공광합성기술 _ 47 EWHA TECH in NANO

3 EWHA TECH in NANO 2013 Greetings 21세기를맞이한후, 지금까지유례없는빠른변화속에서이를대처하고발전적인방향을모색하기위해일각을다투며지내왔습니다. 이러한어려움속에서기업과대학간협력의범위는상생협력을위해보다넓어지고, 한층더깊어지고있습니다. 기업은스스로의역량의한계를극복하기위해 Open Innovation 이라는시대적흐름에동참하고있으며, 이화여자대학교도 Entrepreneurial University 로위상을재정립하면서변화되는사회에서긴호흡으로기업과의협력을준비하고있습니다. 현재, 동일한변화를경험하고있는기업과대학이한단계더진보된협력을위해서는뚜렷한목적의식의공유와구체적인협력방안이마련될수있는계기가필요합니다. 그첫걸음은기업과대학간만남일것입니다. 상호간의입장을이해하고, 함께할수있는창의적인일들을창출할수있는기회는만남으로부터시작되기때문입니다. EWHA TECH in NANO 2013 는동시대의산학협력주체들이요구하는기술과사람이만나는장입니다. 이번행사를통해기업과이화여자대학교가상호이해를바탕으로정보및인적네트워크를구축하고, 산학협력의계기를마련할수있기를바랍니다. 아울러이번만남이수요자중심의대학교육변화, 산학공동연구활성화, 기술이전및사업화촉진이라는노력의결실로이어지기를기대합니다. 이화여자대학교산학협력단 단장 김용표 나노융합산업연구조합 이사장 이희국 한국대학기술이전협회 회장 이종태 4 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

4 Ewha, Where Change Begins EWHA TECH in NANO 2013 행사안내 EWHA TECH in NANO 1 행사배경 수요자 ( 기업 ) 와공급자 ( 대학 ) 간인식의격차와상호불신으로인해산학협력활성화에큰어려움을겪고있으며, 이를극복하기위해서는산학간직접적인만남의장이필요 대학의연구주체인연구실 (Lab) 및연구자와수요기업과의직접적인만남의장을통해상호이해와신뢰를바탕으로하는연구개발동향및수요기술을공유할수있는계기가필요 EWHA TECH in NANO 2 행사목적 이화여자대학교 NT 분야우수핵심연구역량과사업화기술 ( 지식재산 ) 발표및수요기업과의비즈니스투자상담을통해협력파트너발굴을위한공감대확대 이화여자대학교 NT 분야핵심 Lab 과기업간기술이전, 라이센싱, 공동연구제안등을통한산학협력상생관계활성화도모 공급자 [ 이화여대 ] WinWin 전략 기술이전라이센싱공동연구 NT 분야산학협력상생모델구축실질적인대학과기업간니즈파악및협력방안연계지원 수요자 [ 기업 ] 수요기업 공급기관 발굴 / 연계 한국대학 기술이전협회 수요기술및공동연구분야제공 우수 Lab 연구역량및기술제공 나노융합 산업연구조합 발굴 / 연계 EWHA TECH in NANO 3 프로그램 Section I 신기술발표회 이화여자대학교화학 / 나노분야신기술및핵심연구역량에대한발표 ( 최신개발기술, 사업아이템및연구개발실적등 ) 발표시간은기술별 15 분씩진행 EWHA TECH in NANO

5 EWHA TECH in NANO 2013 Section II 수요 - 공급자상담회 수요자와공급자간기술이전라이센싱, 공동연구에대한상담을통해실질적이고지속적인산학협력상생관계구축 행사개시전 신기술및연구역량 ( 연구분야, 개발현황, 연구인력, 프로젝트, 보유장비, 지식재산권, 산학협력희망분야등 ) 배포를통한보유기술및사업아이템을홍보하고상담예약접수 사전상담신청기업에우선적으로상담시간부여하며, 현장신청기업의경우이화여대 TLO 와협의후상담시간배정 EWHA TECH in NANO 4 행사개요 일시 : ( 수 ) 13:30~17:30 [1 일간 ] 장소 : 이화여자대학교 ECC B4 이삼봉홀 주최 : 이화여자대학교산학협력단, 나노융합산업연구조합, 한국대학기술이전협회 일정 시간내용 13:30~14:00 참가등록및자료집배포 14:00~14:10 인사말 [Section I] 신기술발표회 시간교수내용 14:10~14:25 황성주 나노신소재연구실 나노하이브리드광촉매 금속 - 그래핀 - 층상금속산화물다공성나노복합체제조방법, 이를포함하는전극촉매 14:25~14:40 김성진 고체화학연구실 도핑된 Bi2Te3- 계열전재료및그의제조방법 금속산화물나노입자와촉매를이용한수소센서및그제조방법 14:40~14:55 김동하 고분자나노복합소재연구실 하이브리드나노구조체박막형광촉매 금나노입자패턴을포함하는고감도표면플라즈몬공명센서및이의제조방법 금속산화물-탄소질하이브리드박막을포함하는연료감응형태양전지용광전극 14:55~15:10 윤주영 유기소재및분자인식연구실 폴리메틴체인에메조-반응작용기를갖는신규한시아닌유도체및이의제조방법 다양한생체센서기술 고분자센서기술 15:10~15:25 김진흥 나노생체모방소재 / 바이오에너지연구실 백금나노입자를사용한산화환원효소보조인자광재생방법 구아닌을포함하는올리고뉴클레오티드를이용한금나노입자의분석방법 15:25~15:50 Coffee Break [Section II] 수요 - 공급자상담회 15:50~17:30 교수, 변리사, 기술거래사 개별기술상담 ( 업체당 20 분 ) 6 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

6 Ewha, Where Change Begins EWHA TECH in NANO 5참가신청안내 참가대상 : 대학과협력을원하는화학 / 나노 (NANO) 관련기업 대학보유기술의이전및투자를희망하는기업 공동연구파트너십형성을희망하는기업 나노소자, 나노소재, 나노공정, 나노분석 / 측정나노, 나노응용분야기업 참가유형 : 공동연구, 기술이전, 라이센싱등 신청방법 신청기간 : ( 월 ) ~ 2.28( 목 ) 신청접수처 : EWHA TECH in NANO( 한국대학기술이전협회 ) 사무국 문의담당자 - 나노융합산업연구조합 : 이상훈주임 ( /ntrash@nanokoera.net) - 한국대학기술이전협회 : 이창준팀장 ( /mars@kautm.net) 참가신청절차 1 한국대학기술이전협회홈페이지 ( 접속및관련자료 ( 참가신청서 ) 다운로드작성 2 참가신청서 (mars@kautm.net) 전송 ( 까지 ) 3 상담스케줄통보 ( 예정 ) * 사전상담신청기업을대상으로상담시간을부여하며, 현장신청기업의경우대학과협의후상담시간을배정합니다. 사전상담신청기업에게는상세기술자료집이제공됩니다. EWHA TECH in NANO 6찾아오시는길 주소 이화여자대학교 ECC B4 이삼봉홀 문의 지하철 2호선이대역 - 2번출구버스광역 : 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 간선 : 272, 273, 370, 470, 472, 601, 602 지선 : 5711, 5712, 5713, 5714, 6712, 6714 * 사전신청자에한하여주차권지급 EWHA TECH in NANO

7 EWHA TECH in NANO 2013 Lab.1 나노신소재연구실 책임교수 성명 소속 황성주 화학 나노과학과 주요학력 서울대학교학사 - 화학 서울대학교석사 - 화학 서울대학교박사 - 화학 Université Bordeaux I 박사 - 화학 구성원 직책인원성명 ( 담당분야 ) 박사후연구원 2 명 Jayavant L. Gunjakar(Layered Double Hydroxide 나노시트를기반으로하는고효율가시광광촉매개발 ) Sharad Bandu Patil( 실리콘전극물질의경제성있는합성법개발 ) 박사과정 2 명 김인영 ( 금속산화물의저차원나노구조를이용한리튬이차전지및슈퍼캐패시터전극소재및광촉매, 태양전지소재개발 ) Adpakpang Kanyaporn( 전이금속산화물, 실리콘나노입자기반나노컴포지트전극물질합성및특성평가 ) 석사과정 9 명 진형빈 ( 금속산화물을이용하여광촉매활성을지니는나노혼성체개발 ) 신수인 ( 금속산화물나노시트와그래핀나노시트간혼성화를통한연료전지촉매개발 ) 조윤경 (Ag 산소산염나노입자를포함하는나노혼성체광촉매개발 ) 이장미 (Layered Double Hydroxide 나노시트의혼성화를통한가시광물분해광촉매개발 ) 오승미 ( 금속산화물의저차원나노구조체를이용하여리튬이차전지개발 ) 김수정 ( 화학치환법을이용한저차원나노구조금속산화물전극성능향상법연구 ) 조경연 ( 우수한전극성능을갖는그래핀기반나노혼성체합성 ) 박수혜 ( 금속산화물나노시트기반유전체및광촉매박막제조 ) 김효연 ( 금속산화물나노시트를이용한비백금계연료전지촉매개발 ) 산학협력희망분야 가시광하광촉매활성과우수한흡착능을갖는다공성나노혼성체합성기술보유. 이를이용한환경정화및청정에너지생산분야응용. 수처리에활용시에는매우효과적으로유기물을포함한오염물질을제거할수있으며, 또한박막형태로제조시에는항균소재로활용가능함. 금속산화물저차원나노구조체와탄소소재와의혼성화를통한나노혼성체합성기술. 우수한에너지밀도및출력특성을갖는리튬이차전지및슈퍼캐패시터용전극, 연료전지용전극으로응용가능함. 대표연구분야 리튬이차전지및슈퍼캐패시터용전극소재개발 물분해및환경정화용가시광광촉매및태양전지용전극소재개발 비백금계연료전지용촉매소재개발 무기화합물기반다공성온실가스흡착제개발 산화환원촉매개발 무기화합물, 그래핀 2 차원나노시트등저차원무기 / 탄소나노구조체및나노혼성체개발 연구실적 ( 최근 3 년간 ) 논문게재수 : 40 편 특허실적 : 특허국내출원 18 건, 등록 8 건, 특허해외출원 1 건 8 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

8 Ewha, Where Change Begins 논문 연도제목학술지명 2010 Electronic structure and local atomic arrangement of transition metal ions in nanoporous iron-substituted nickel phosphates, VSB-1 and VSB-5 Mesoporous assembly of 2D manganate nanosheets intercalated with cobalt ions Improvement of electrochemical performance of tin dioxide negative electrode materials upon cobalt substitution Pre-swelled nanostructured electrode for lithium ion battery: TiO 2 -pillared layered MnO 2 Unique phase transformation behavior and visible light photocatalytic activity of titanium oxide hybridized with copper oxide Effects of synthesis temperature and precursor composition on the crystal structure, morphology, and electrode activity of 1D nanostructured manganese oxides Unilamellar nanosheet of layered manganese cobalt nickel oxide and its heterolayered film with polycations Porously assembled 2D nanosheets of alkali metal manganese oxides with highly reversible pseudocapacitance behaviors UV screening of ferulic acid-zinc basic salt nanohybrid with controlled release rate Phosphate-intercalated Ca-Fe-layered double hydroxides: crystal structure, bonding character, and release kinetics of phosphate Study on the structural and photocatalytic properties for pore size tailored SnO 2 -pillared layered titanate nanohybrids Porous zirconium complex-layered titanate nanohybrids with gas adsorption and photocatalytic activity Synthesis and lithium electrode application of ZnO-ZnFe 2 O 4 nanocomposites and porously assembled ZnFe 2 O 4 nanoparticles J. Nanosci. Nanotech. Mater. Lett. Electrochim. Acta J. Mater. Chem. J. Mater. Chem. J. Power Sources ACS Nano J. Phys. Chem. C J. Nanosci. Nanotech. J. Solid State Chem. J. Nanosci. Nanotech. Mater. Lett. Solid State Ionics Mixed valence Zn-Co-layered double hydroxides and their exfoliated nanosheets with functionality electrode J. Mater. Chem. Effects of polyelectrolyte hybridization on the crystal structure, physicochemical electrochemical activity of layered manganese oxide properties, and Mater. Chem. Phys. One-pot synthesis of platinum nanoparticles embedded on reduced graphene oxide for oxygen reduction in methanol fuel cells Synthesis of large ring 3,4-alkylenedioxythiophenes (ADOT) derivatives via Mitsunobu reaction Electrochem. Solid State Lett. Tetrahedron Lett Synthesis and electrochemical characterization of reduced graphene oxide-manganese nanocomposites oxide J. Electrochem. Sci. Tech. A composite formation route to well-crystalline manganese oxide nanocrystals: high catalytic activity of manganate-alumina nanocomposites Amorphous tungstate precursor route to nanostructured tungsten oxide film with electrochromic property Room temperature synthesis routes to the 2D nanoplates and 1D nanowires/nanorods of manganese oxides with highly stable pseudocapacitance behaviors A dual-polymer electrochromic device with high coloration efficiency and fast response time: poly(3,4- (1,4-butylene -(2-ene)dioxy)thiophene)-polyaniline ECD Self-assembly of nanosized 0D clusters: CdS quantum dot-polyoxotungstate nanohybrids with strongly coupled electronic structures and visible-light-active photofunctions Cocatalyst-free photocatalysts for efficient visible-light -induced H 2 production: porous assemblies of CdS quantum dots and layered titanate nanosheets Mesoporous layer-by-layer ordered nanohybrids of layered double hydroxide and layered metal oxide: highly active visible light photocatalysts with improved chemical stability One-pot synthesis of core-shell-like Pt 3 Co nanoparticle electrocatalyst with Pt-enriched surface for oxygen reduction reaction in fuel cells Adv. Funct. Mater. J. Nanosci. Nanotech. J. Phys. Chem. C Chem. Asian J. Chem. Eur. J. Adv. Funct. Mater. J. Am. Chem. Soc. Energy Environ. Sci. EWHA TECH in NANO

9 EWHA TECH in NANO Heterolayered Li+-MnO 2 -[Mn 1/3 Co 1/3 Ni 1/3 ]O 2 nanocomposites with improved electrode functionality: effects of heat treatment and layer doping on the electrode performance of reassembled lithium manganate Mixed colloidal suspensions of reduced graphene oxide and layered metal oxide nanosheets: useful precursors for the porous nanocomposites and hybrid films of graphene/metal oxide Solvothermal-assisted hybridization between reduced graphene oxide and lithium metal oxides: a facile route to graphene-based composite materials A strong electronic coupling between graphene nanosheets and layered titanate nanoplates: a softchemical route to highly porous nanocomposites with improved photocatalytic activity Effect of Bi 2 O 3 doping on the sintering temperature and microwave dielectric properties of LiAlSiO 4 ceramics Improved electrochromic performances of NiO based thin films by lithium addition: From single layers to devices Electrochemically active nanocomposites of Li 4 Ti 5 O 12 2D nanosheets and SnO 2 0D nanocrystals with improved electrode performance Alayer-by-layer assembly route to[mn 1/3 Co 1/3 Ni 1/3 ]O 2 hollow spheres with electrochemical activity Synthesis and electrochemical characterization of 2D nanostructured Li 4 Ti 5 O 12 with lithium electrode functionality Graphene nanosheets as a platform for the 2D ordering of metal oxide nanoparticles: mesoporous 2D aggregate of anatase TiO 2 nanoparticles with improved electrode performance Microstructure and microwave dielectric properties of Bi 12 SiO 20 ceramics Biological synthesis of free-standing uniform go ethite nanowires by Shewanella sp. HN-41 Sintering behavior and dielectric properties of KCa 2 Nb 3 O 10 ceramics A beneficial role of exfoliated layered metal oxide nanosheet in optimizing the electrocatalytic activity and pore structure of Pt-reduced graphene oxide nanocomposite J. Phys. Chem. C Chem.-Eur.J. J. Phys. Chem. C Small J. Am. Ceram. Soc. Electrochim. Acta Electrochim. Acta J. Phys. Chem. Solids J. Phys. Chem. Solids Chem. Eur. J. Mater. Res. Bull. J. Mater. Chem. A J. Eur. Cer. Soc. Energy Environ. Sci. 보유장비 장비명 용도 보유대수 분말 X-선회절기 시료결정구조분석 1 전기로 시료열처리용 6 전기오븐 수열조건하시료합성 2 Hydrothermal bomb 수열조건하시료합성 15 Spin coater 박막시료제조 1 Doctor blade coater 박막시료제조 1 High speed centrifuger 콜로이드분리 3 UV-vis spectrometer 시료의전자구조분석 1 HR-TEM/SAED/EDS 시료형태및결정구조분석 1 Solar simulator 시료광활성분석 1 UV-vis Lamp 광촉매활성분석 1 기체크로마토그래피 (GC) 촉매활성분석 1 기체등온흡탈착분석기 (BET) 비표면적분석 1 Battery tester 시료전극특성분석 1 Potentiostat 시료전기화학적활성연구 1 코인셀조립기 시료전극특성분석 1 Glove box 공기민감성물질준비용 2 Vacuum oven 진공조건하시료건조및보관 2 ph meter 시료의 ph 측정 2 Evaporator 용액상시료의용매제거 1 Voltex 용액상시료의교반 1 Magnetic stirrer 용액상시료의교반 10 Sonicator 초음파를이용한분쇄및시료교반 1 HPLC 촉매활성분석 1 UV-Xenon Lamp 광촉매활성분석 2 Langmuir-Blodgett film coater 박막제조 1 10 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

10 Ewha, Where Change Begins 광안정성이높고활성도가높은나노하이브리드광촉매기술 기술.1 개요 금속 2D 나노시트와금속나노클러스터사이의정전기적인력에의한자기조립을통하여재적층되어형성된메조포러스 (mesoporous) 층상나노하이 브리드를제조하는기술이다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존의무기광촉매의대부분은큰밴드갭에너지, 낮은광안정성및양성자의환원과옥사이드이온의산화에대한부적합한대역위치때문에, 가시광- 유도물분해에적합하지않다. 본기술은기존의기술의단점을극복하기위하여두종류의광촉매를하이브리드시키고, 광촉매활성을향상하기위한층상이중수산화물나노구조 (LDH) 를제공한다. 기존에알려지지않은층상이중수산화물나노구조 (LDH) 를광촉매로이용하여화학적안정성이높고가시광에반응하여 O2 생성에대한높은광촉매활성을가지는나노하이브리드를제조할수있다. 시장 국내광촉매원료시장은수십톤정도로아직까지일본에비해미미하나최근국내에서의광촉매원료및응용제품개발이기업체, 연구소, 대학에서활발하게진행되고있고또한제품출시가이루어지고있는바, 수년내에상당규모의시장이형성될것으로예상된다. 일본에서는환경산업의 10% 이상을광촉매가점유하고있으며 2015년에는 1조엔 ( 약 9조원 ) 이상의시장을형성할것으로예측하고있다. 현재일본에서연간약 200~250톤정도의수요가추정되고있으며, 이는이산화티타늄전체생산량과비교해보면극히일부에지나지않는다. 지식재산권 ( 출원 ) / 메조포러스나노하이브리드, 이의제조방법, 및이를포함하는광촉매 관련사진 나노하이브리드의고분해능투과전자현미경분석결과 나노하이브리드의광촉매활성에의한시간의존적산소생성을그래프 나노하이브리드의표면형태를 FE-SEM 으로분석한결과 나노하이브리드를 EDS 원소맵핑연구를통하여분석한결과 EWHA TECH in NANO

11 EWHA TECH in NANO 2013 관련기술 두종류이상의나노하이브리드의제조를통하여화학적으로안정하고, 비표면적이크며, 광활성이뛰어난다양한광촉매기술을보유중. 그래핀, 티 탄산화물, 황화카드뮴및 LDH 나노시트를이용한다양한나노하이브리드제조기술을보유하고있다 ( 등록 ) / 나노혼성체및그제조방법 ( 등록 ) / 황화카드뮴양자점 - 산화텅스텐나노혼성체광촉매및그제조방법 ( 출원 ) / 다공성그래핀 - 층상티타늄산화물나노혼성체및그제조방법 ( 출원 ) / 메조포러스층상정렬된나노하이브리드, 상기의제조방법, 및상기를포함하는광촉매 ( 출원 ) / 메조포러스층상나노하이브리드, 상기의제조방법, 및상기를포함하는광촉매 ( 등록 ) / 가시광응답성나노하이브리드광촉매물질및이의제조방법 ( 출원 ) / 나노하이브리드, 이를포함하는광촉매, 및상기나노하이브리드의제조방법 ( 출원 ) / 그래핀을포함하는다공성나노하이브리드, 이의제조방법, 및이를포함하는가시광광촉매 CdS-ZnCr/LDH 나노하이브리드의밴드구조 ZCT-1 나노하이브리드의 HR-TEM 단면이미지및구조적모델 기술개발단계 기술개발완료 활용분야 물분해, 산소및수소생산 12 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

12 안정적이고높은전도도를가지는하이브리드나노복합체를이용한이차전지기술 Ewha, Where Change Begins 기술.2 개요 층상금속산화물나노시트와그래핀나노시트를포함하는적층구조체및상기적층구조체내에분산된금속을포함하는금속 - 그래핀 - 층상금속산 화물다공성나노복합체를제조하는기술로고가의 Pt 를대체할수있는전극촉매를제공한다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 그래핀과층상금속산화물을이용한전극촉매로서적층구조체내에백금나노결정을포함하는연구는아직이루어지지않고있다. 본기술을이용하면그래핀의박리된나노시트를전도성매트릭스로이용하여, Pt와같은금속나노결정을지지제상에분산시킨후고정하여화학적으로안정되고높은전도도를가진우수한전극촉매를제조할수있다. 본기술을응용하여하이브리드종이를제조하는경우기존에비해얇은두께를가지면서유연하고단단한필름형태로간단히제조할수있고, 높은항균성을가지고있어각종환경관련제품에적용할수있다. 시장 최근전세계적으로, 전자기기에다방면으로사용가능한그래핀의사용화를위해많은자본과연구인력이투입되고있어, 이에따라관련시장규모또한급증하였다. 그래핀시장규모는 2015년 43조원을거쳐 2030년 332조원규모로성장할것으로예상된다. 또한, 2차전지등에너지용전극재료로서그래핀시장이 2030년전체시장에서가장큰규모인 87조원시장으로성장할것으로전망된다. 지식재산권 ( 출원 ) / 금속 - 그래핀 - 층상금속산화물다공성나노복합체, 이의제조방법, 및이를포함하는전극촉매 ( 출원 ) / 하이브리드종이및이의제조방법 관련사진 두종류의나노시트의혼합콜로이드분산액을이용하여상기환원 - 결정성장메커니즘을통한 Pt-RGO- 층상티타네이트나노복합체의합성 (a) PGT1, (b) PGT2, (c) PGT3, 및 (d)pgt4 의상기 Pt-RGO- 층상티타네이트나노복합체를 HR-TEM 으로분석한결과 금속 -RGO- 층상금속산화물다공성나노복합체의개략도 EWHA TECH in NANO

13 EWHA TECH in NANO 2013 층상티탄산화물, 그래핀, 층상티탄산화물 - 그래핀혼합종이의사진 (a) 그래핀종이, (b) 층상티탄산화물종이, (c) 하이브리드종이 0.4, (d) 하이브리드종이 1, 및 (e) 하이브리드종이 2 의접촉각 관련기술 이차전지의전극재료를제조하는기술을보유하고있으며, 다양한산화물나노구조체, 그래핀과산화물의하이브리드나노구조체를제조하는다수의기술을보유하고있다. 신규한재료를이용하여안정적이고고효율의나노구조체의전극을제조하는기술과나노구조체의형태를조절하거나, 제조과정을용이하게하는기술을다수보유하고있다 ( 등록 ) / 이온쌍전구체를이용한양이온치환망간산화물나노구조체의제조방법 ( 등록 ) / 층상코발트니켈망간산화물나노콜로이드, 이와전이금속산화물과의나노혼성체, 및이들의제조방법 ( 등록 ) / 망간산화물나노구조체의장단축비를조절하는방법및이를이용한망간산화물나노구조체의제조방법 ( 등록 ) / 이산화망간나노구조체제조방법 ( 출원 ) / 3차원나노구조를갖는층상리튬망간산화물및그제조방법 ( 등록 ) / 3차원구조의층상금속이중수산화염, 그제조방법및상기 3차원구조의층상금속이중수산화염을포함한완효성비료 ( 등록 ) / 금속산화물을적용한전극물질 ( 출원 ) / 망간산화물나노구조체제조방법 ( 출원 ) / 2차원나노구조리튬티타늄산화물, 그제조방법및상기 2차원나노구조리튬티타늄산화물을포함한전극물질 ( 출원 ) / 다공성 2차원나노복합체및이의제조방법 ( 출원 ) / 리튬티타늄산화물-그래핀복합체및이의제조방법 ( 출원 ) / 리튬티타늄옥사이드-그래핀복합체및이의제조방법 ( 출원 ), US13/630,656 ( 출원 ) / 망간산화물 / 그래핀나노복합체및이의제조방법 ( 출원 ) / 금속-그래핀-이중수산화물다공성나노복합체, 이의제조방법, 및이를포함하는전극촉매 ( 출원 ) / 층상니오븀-함유금속산화물나노콜로이드의제조방법, 상기방법에의해제조된층상니오븀산화물나노콜로이드및상기니오븀산화물나노콜로이드를이용한고유전체박막의제조방법 ( 출원 ) / 실리콘나노시트및이의제조방법 좌 : [ 니오븀-함유금속산화물콜로이드의 X-선회절그래프 ] 우 : [(a) GO 나노시트, (b) 층상티타네이트나노시트각각의순수콜로이드분산액, (c) 0.5%, (d) 1%, (e) 2% 의티타네이트 /GO 몰비율을가지는 GO 및층상티타네이트의혼합콜로이드분산액 ] 기술개발단계 기술개발완료 활용분야 고성능이차전지, 전극재료및그응용 14 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

14 Ewha, Where Change Begins 고체화학연구실 Lab.2 책임교수 성명 김성진 이화여대학사 주요학력 이화여대석사 소속 화학 나노과학과 Iowa State Univ. 박사 구성원 직책인원성명 ( 담당분야 ) 박사후연구원 2 명김영미 ( 결정학 ), 한미경 ( 열전재료 ) 박사 3 명김희진 ( 벌크열전재료 ), 박지은 ( 탄소재료, 수소센서 ), 김하영 ( 나노열전재료 ) 석사 4 명유혜인 ( 벌크열전재료 ), 성은규 ( 나노열전재료 ), 한유선 ( 나노열전재료 ), 오은영 ( 나노열전재료 ) 산학협력희망분야 초고효율열전소재합성 : 다양한형태와조성을갖는나노열전소재합성 벌크-나노복합체를이용한초고효율열전소재합성 탄소나노구조체합성및복합화를통한기능화연구 수소센서로활용가능한반도체탄소나노튜브및나노선개발 단일층탄소나노튜브 (SWNT) 를이용한수소센서개발 다기능성금속-유기하이브리드배위고분자물질개발 대표연구분야 1. 초고효율열전소재합성 열전소자는열전재료 (thermoelectric material) 를이용하여열을전기로, 전기를열로상호변환시키는기능을갖는반도체소자로서, 전기를통하여흡열과냉각작용을하는 heat pumps ( 열전냉각 ) 와태양열이나낭비되는열을전기로전환할수있는 power generation ( 열전발전 ) 분야에응용되고있다. 특별히기존화석에너지의고갈과공해에따른환경문제등이심각하게제기되고있는상황에서이열전재료에의한에너지의효율적인제사용은차세대의대체에너지로부각되고있다. 열전소자의에너지변환효율은열전성능지수 (thermoelectric figure of merit, ZT) 에의해서결정된다. 열전성능지수는 ZT = S2σT/κ으로나타내며, 여기서 S는제백상수 (Seebeck coefficient), σ는전기전도도 (electrical conductivity), κ는열전도도 (thermal conductivity) 그리고 T는절대온도 (K) 를나타낸다. 일반적으로제백상수가크고, 전기전도도가높고, 열전도도가낮을수록열전성능지수는높게되어에너지변환효율이향상된다. 벌크-나노복합체를이용한초고효율열전소재합성 -- 본실험실에서현재진행중인벌크열전재료는현재까지알려진열전재료에나노입자를삽입시켜나노구조재료를만들어열전효율을높이는물질을합성하고있다. 나노입자가벌크에삽입되게되면열전달을담당하는 phonon의산란을증가시켜서열전도도를최소화하거나 Fermi level의 density of states(dos) 를변형시켜제백상수를높여서열전성능지수를높이는것으로보고되고있다. 최근에연구중인 CuBi2Te3벌크열전재료의경우열전도도는 낮추고전기전도도와제백상수를증가하는현상을보이며현재 ZT값이약 1정도의좋은결과를확인하였다. Bi2Te3에 Cu가삽입된구조로그경계가 coherent함을알수있는 TEM 이미지 EWHA TECH in NANO

15 EWHA TECH in NANO 2013 나노구조물을이용한초고효율열전소재합성 -- 본연구실에서는수열합성과전기화학합성을통하여열전소재로활용할수있는나노구조물을합성하였다. Bi와 Bi2Te3계의나노구조체는기존에열전성능지수를제어하기가힘든것으로알려져있는벌크의열전소재에서양자구속효과에의한파워팩터향상및나노선지름감소와표면처리에따른열전도도감소로인한열전성능지수를향상시킬수있다. 현재 Bi와 Bi2Te3계의나노구조 체의합성조건을최적화시키고도핑기술을통해열전성능지수를향상시키는연구가진행중이다. Bi와 Bi2Te3계의나노구조체의 TEM 이미지. (a) Bi Nanoparticles, (b) Bi2Te3Nanoparticles, (c)bi2te3nanowire,(d) AgdopedBi2Te3Nanowire 2. 탄소나노구조체합성및복합화를통한기능화연구 새로운탄소나노구조체를합성하고이를금속, 금속산화물, 금속합금과의복합화하는연구를진행한다. 새로운탄소나노구조체에자성나노입자를도입하여이에의한물성변화및나노측량법칙에대한체계적인고찰을시도하였다. 자성나노물질의중요한특성인자화율 (Ms), 보자력 (Hc), 자기공명영상 (MRI) 조영효과등에대한예측및조절이가능하다. 즉, 실험적인실패나오류를최소화하는동시에, 미리필요한응용분야나현상에맞추어공식화된측량법을이용해서크기, 형태, 조성에대한물질의설계가가능하고, 최적의특성을갖는나노물질의개발이가능하다. 자성특성의제어는이를이용한나노메디슨기술의진보를불러오며차세대 MRI 암진단제, 고열치료제, 약품분리기술및저장기록매체에필요한나노입자설계와개발에결정적으로기여하게될것이다. 새로운탄소나노구조체중의하나인그래핀을합성하고이를금속, 금속산화물, DNA 등과복합체를합성하여 FFT 제조, 가스센서, 전기촉매로사용하고자하는연구를진행중이다. FET 소자는실리콘기판위에전자빔으로패턴을만든후제조할수있으며그래핀 /DNA복합체는가스센서로이용하는데있어이상적이다. 또한 cyclic voltammetry를통한에탄올의산화반응으로촉매활성에대한실험도가능하다. 그라펜 / 금속전극과그라펜전극각각의두가지시료를측정함으로서이미보고된바있는탄소나노튜브 / 금속복합체와촉매활성정도를비교할수있을것으로예상하고있다. 탄소나노구조체와그래핀 / 금속산화물복합체 3. 수소센서로활용가능한반도체탄소나노튜브및나노선개발 SnO2나노선을이용한수소센서개발 -- 산화물나노선를이용한여러가지가스센서를고안하는연구는현재과학계와응용분야에서활발하게진행되고있다. 특히 SnO2나노선을수소센서로응용하는연구는전세계의많은과학자들이관심이있는분야인데앞으로수소자동차등에유용하게활용될수있는기술이다. 촉매를사용하지않는기상합성법 (Chemical vapor deposition (CVD)) 으로틴옥사이드 (SnO2) 반도체나노선을손쉬운방법으로합성하고, 나노선에팔라듐 (Pd) 나노입자를균일하게결합하여수소기체에민감하게반응하는활성물질을제조하였다. 센싱의원리는팔라듐나노입자의산화, 환원메커니즘에의해일어나는것으로예상되고있고상온에서 10,000ppm의수소를센싱할때, 매우민감한반응도 (~1.2 x 105%) 와빠른감응시간 (~2 sec) 을보였다. 또한이센서는전기전도도를조절함으로써공기중의매우낮은농도 (40ppm) 의수소도센싱할수있었다. Pd 나노입자를붙인 SnO2/Sn 나노선과나노입자의 SEM 이미지와수소센서모식도 16 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

16 Ewha, Where Change Begins 단일층탄소나노튜브 (SWNT) 를이용한수소센서개발 -- 본연구팀에서는반도체성질을갖는것으로알려진 SWNT를이용하여수소센서를개발하는데성공하였다. SWNT의표면을화학적인방법을이용해친수성으로변화를시키고수소기체를감지하는데촉매로잘알려진 Pd를단일나노입자로 SWNT에고루도입시켜화학적인안정성확보하고수소기체감지에높은효율을갖는소재를제조하였다. 상온에서수소기체 10,000ppm을감지할때높은민감도 (25%) 와빠른반응시간 (7sec) 을갖을뿐아니라매우낮은농도인 10ppm까지도감지할수있는것으로확인되었다. (a) Pd/SWNT 의 TEM image (b) 수소기체 10,000ppm 를감지할때시간에따른감지그래프 (c) 수소기체농도별로감지되는민감도 4. 다기능성금속-유기하이브리드배위고분자물질개발 금속-유기배위고분자를디자인하고합성하여구조를규명하여그응용성을연구한다. 2차원, 3차원의네트워크구조를가지는금속-유기배위고분자는촉매로써효과적으로이용될수있으며, 불균일촉매로서다시회수하여반복해서여러번촉매로써사용할수있다. 이러한촉매활성을가지는물질은기존에이용되었던촉매에비해환경친화적물질로써금속-유기배위고분자를디자인하고합성하는것은중요한일이다. 따라서전이금속의배위다양성과다기능성을가지는리간드를이용하여자기조립 (self-assembly) 기술로새로운네트워크구조를가지는금속-유기배위고분자를합성하고그들의구조를규명하고그들의촉매활성응을연구한다. 또한다공성 3차원구조는가지는배위고분자를합성하여가스흡착에유용하게이용할수있다. 금속에따른다양한구조변화 연구실적 ( 최근 3 년간 ) SCI 논문게재수 : 68 편 특허등록 : 6 건 논문 연도제목학술지명 2010 Thin Film Formation of Imidazolium Based Conjugated Polydiacetylenes and Their Application for Sensing Anionic Surfactants Highly sensitive hydrogen gas sensors using single-walled carbon nanotubes grafted with Pd nanoparticles Anion-modulated, highly sensitive supramolecular fluorescence chemosensor for C 70 Tandem one-pot synthesis of a-(aminomethylene)-c-butyrolactones via regioselective epoxide ringopening with the Blaise reaction intermediate Angewandte Chemie International Edition Sensors and Actuators B: Chemical Chemical Communications Tetrahedron Letters EWHA TECH in NANO

17 EWHA TECH in NANO D, 2-D and 3-D coordination polymers assembled from polynuclear Co II units based on the isophthalate(-2) ligand Ultra-sensitive hydrogen gas sensors based on Pd-decorated tin dioxide nanostructures: Room temperature operating sensors Large-Scale Synthesis and Characterization of the Size-Dependent Thermoelectric Properties of Uniformly Sized Bismuth Nanocrystals Chemically Modified Graphene Sheets by Functionalization of Highly Exfoliated Graphite Polyhedron International Journal of Hydrogen Energy Angewandte Chemie International Edition Journal of Materials Chemistry Bio-functionalization of metal-organic frameworks by covalent protein conjugation Chemical Communications 2011 A pellet-type optical nanomaterial of silica-based naphthalimide-dpa-cu(ii) complexes: recyclable fluorescence detection of pyrophosphatew The synthesis and properties of highly exfoliated graphites from fluorinated graphite intercalation compounds Lamellar Phases Containing Vanadium Oxide: Synthesis, Characterization and Application of the Adsorption of Phenol from Aqueous Solutions Formation of Cu nanoparticles in layered Bi 2 Te 3 and their effect on ZT enhancement Facile preparation of SERS-active nanogap-rich Au nanoleaves Chemical Communications Carbon Journal of Nanoscience and Nanotechnology Journal of Materials Chemistry Chemical Communications Highly Photosensitive J-Aggregated Single-Crystalline Organic Transistors Advanced Materials Diverse colorimetric changes of polydiacetylenes with cationic surfactants and their mechanistic studies Highly sensitive phototransistor with crystalline microribbons from new p-extended pyrene derivative via solution-phase self-assembly Synthesis, structural and vibrational properties of microcrystalline RbNd(MoO 4 ) 2 Journal of Materials Chemistry Chemical Communications JOURNAL of CRYSTAL GROWTH Zinc selective chemosensor based on pyridyl-amide fluorescence TETRAHEDRON Lead-free thermoelectrics: High figure of merit in p-type AgSn m SbTe m+2 Advanced Energy Materials n-type Nanostructured Thermoelectric Materials Prepared from Chemically Synthesized Ultrathin Bi 2 Te 3 Nanoplates Nano Lett Unusually High-Performing Organic Field-Effect Transistors Based on π-extended Semiconducting Porphyrins Advanced Materials 2012 Graphene as a Highly Efficient Template for Growing One-Dimensional RuO 2 Nanostructures Effects of Bi 2 Se 3 Nanoparticle Inclusions on the Microstructure and Thermoelectric Properties of Bi 2 Te 3 - Based Nanocomposites Increase in the Figure of Merit by Cd-Substitution in Sn1-xPbxTe and Effect of Pb/Sn Ratio on Thermoelectric Properties Cryst. Growth Des Journal of ELECTRONIC MATERIALS Advanced Energy Materials Specific naked eye sensing of cyanide by chromogenic host: studies on the effect of solvents Tetrahedron Letters Morphology controlled synthesis of nanostructured Bi2Te3 Bulletin of the Korean Chemical Society 18 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

18 Ewha, Where Change Begins 보유장비 Furnance: 6 대보유 Single-crystal XRD: 1 대보유 Powder XRD: 1 대보유 SEM: 1 대보유 TEM: 1 대보유 ZEM-3: 1 대보유 Electrochemical process system: 1 대보유 Sealling system: 1 대보유 EWHA TECH in NANO

19 EWHA TECH in NANO 2013 기술.1 대량생산이가능하고열전효율이높은열전재료기술 개요 TE (Thermo Electric; 열전 ) 물질은열에너지를전기에너지로변환하는능력때문에잠재적인대체에너지원으로서큰관심을모으고있다. 열전변환효율은제벡계수 (ZT) 로결정되는데기존의열전재료는상온에서 2.4의 ZT를가지는 P형물질은보고된바있으나, N형물질의 ZT는 1.04정도로낮고물질의제어가어려워열전발전의상용화에걸림돌이되고있다. 본기술은 ZT 값이높은 N형반도체제조방법을제공한다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존의 N형 TE 물질은 Bi2Te3-Bi2Se3 고용체에서 Se 합량을제어하는것이용이하지않아생산하는데기술적문제가있지만, 본기술은진공반응튜브내에각각의재료들을혼합하여소결하는방식으로대량생산이가능하다. Bi2Te3의결정면내에나노입자형태로삽입된전이금속도판트는 Bi2Te3의 p형특성을 n형으로변화시켜전기전도도와 ZT값이증가하는등열전특성이개선된다. 시장 기존화석에너지의고갈과공해에따른환경문제등이심각하게제기되고있는상황에서이열전재료에의한에너지의효율적인제사용은차세대의대 체에너지로부각되고있다. 지식재산권 특허출원번호 : ( 출원 ) / 도핑된 Bi2Te3- 계열전재료및그의제조방법 특허출원번호 : ( 출원 ) / 도핑된 Bi2Te3- 계열전재료및그의제조방법 관련사진 CuxBi2Te3 (0 x 0.10) 샘플의분말 X- 선회절패턴 Cu 0.07 Bi 2 Te 3 의 TEM 이미지 벽개면에대하여수직 ( ) 및수평 ( ) 양쪽방향에서단결정 Cu0.07Bi2Te3 샘플의 (a) 전기전도도, (b) 제벡계수, (c) 역률의온도의존성, 및 (d) 열전도도 20 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

20 Ewha, Where Change Begins 관련기술 수열합성법을이용하여나노입자, 나노캡슐, 나노와이어및나노튜브를제조하는기술을보유중이며, 고온주입법을이용한코어-셀나노입자를제조하는기술을보유하고있다 ( 출원 ) / 수열합성법을이용한다양한형태의비스무스텔루라이드나노구조체의제조방법및이에의해제조된비스무스텔루라이드나노구조체 ( 등록 ) / 열전효율이향상된나노복합체의제조방법및이에따라제조되는나노복합체 기술개발단계 기술개발완료 [ 좌 : 나노복합체의제조방법 ] [ 우 : 나노복합체 ] 활용분야 열전발전, 자동차연비개선기술등에응용 EWHA TECH in NANO

21 EWHA TECH in NANO 2013 기술.2 민감도가우수하고반응속도가빠른수소센서기술 개요 종래의수소센서에비하여민감도가우수하고저농도에서도빠른반응시간을갖는수소센서를구현할수있는기술이다. 팔라듐등과같이수소와의반응을위한촉매로서수소에대한흡착및반응특성이우수한금속입자사이에특정금속산화물 (metal oxide:mo) 입자를첨가하면수소와반응시금속입자의팽창으로전기저항이현저히떨어지고수소중단시금속산화물의기능으로금속입자가수축하여초기상태로되돌아감으로써수소에대해민감도가훨씬증가하고빠른반응시간을보이는우수한수소센서를얻을수있다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존의수소센서는재현성이떨어지고, 고농도의수소에만반응하며, 수소노출을중단하게되면초기저항값이변하거나, 반응시간이오래걸리는문 제점이있으나, 본기술을이용하면민감도가우수하고, 저농도에서도빠른반응시간을갖는수소센서를구현할수있다. 시장 수소센서는가까운미래에개발될수소자동차등수소에너지를사용하게되는모든기계장치에반드시필요한기술이며, 아울러미래연료에대한안 전대책및그실효성을보증할수있는기술보유가필요하다. 지식재산권 ( 등록 ) / 금속산화물나노입자와촉매를이용한수소센서및그제조방법 관련사진 수소센서 금속산화물의나노입자및나노와이어제조장치 Sn 산화물나노입자및나노와이어의 TEM 사진 수소센서의제조공정 22 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

22 Ewha, Where Change Begins 관련기술 종래의 SWCNT형태의수소센서보다감지능력이우수하고안정성이뛰어난덴드리머구조와팔라듐 (Pd) 의기능화를이용한단일벽탄소나노튜브 (SWCNT) 수소센서기술보유하고있다 ( 등록 ) / 단일벽탄소나노튜브수소센서및그의제조방법 기술개발단계 기술개발완료 [ 좌 : 단일벽탄소나노튜브 (SWCNT) 수소센서의제조공정 ] [ 우 : 본발명에따른 SWCNTs 의 TEM 사진 ] 활용분야 수소센서 EWHA TECH in NANO

23 EWHA TECH in NANO 2013 Lab.3 고분자나노복합소재연구실 책임교수 성명 김동하 서울대학교학사 - 섬유공학 주요학력 서울대학교석사 - 섬유고분자공학 소속 화학 나노과학과 서울대학교박사 - 섬유고분자공학 구성원 직책인원성명 ( 담당분야 ) 박사후연구원 1 명 Adila Rani (Graphene hybrids 제조및에너지소자전극소재응용 ; FET; Non-volatile memory) Saji Thomas Kochuveedu ( 가시광활성광촉매개발 ; 물분해수소생산 ; 환경오염물질저감 ) 박사 4 명 장윤희 (Dye-sensitized solar cell 효율향상기술개발 ) 장유진 (DSSC 전극소재개발 ; 반도체감응태양전지연구 ; 연료전지전극소재 ) 정경화 (Surface Plasmon Resonance 센싱 ; 고감도바이오센서연구 ) 석사 3 명 이지은 ( 자극민감성고분자하이브리드합성 ; SPR 센서소자연구 ) Li-Na Quan (DSSC 광전극개발 ; OPV buffer layer 개발 ) Shuang Wang (OPV buffer layer 설계및합성 ) 산학협력희망분야 에너지소자 ( 염료감응태양전지, 유기태양전지, 연료전지, Li-air battery) 효율향상 / 전극개발공동연구및기술이전 친환경가시광활성광촉매및물분해수소생산공동연구 표면플라즈몬공명 ( 바이오 ) 센싱, 생의학적진단 / 치료, 바이오칩공동연구 비휘발성메모리소자 / 소재개발공동연구 디스플레이형광 / 발광물질특성향상공동연구 대표연구분야 에너지저장및변환, 환경오염저감및물분해, 바이오센싱, 디스플레이, 메모리등에적용가능한하이브리드나노물질개발 귀금속나노구조체의표면플라즈몬공명 (SPR) 현상을이용한바이오센싱, 태양광소자개발 고분자자기조립공정을통한나노물질조작, 패터닝등 24 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

24 Ewha, Where Change Begins [ 에너지소자효율향상및전극소재개발연구 ] [ 귀금속나노구조체의표면플라즈몬공명현상을이용한나노 -/ 바이오 - 기술연구 : 태양전지, 가시광활성광촉매, 광바이오센싱, 의학적진단및치료 ; 발광소재성능제어 ] 연구실적 ( 최근 3 년간 ) SCI 논문 32 편 기술이전 2 건 ( 광촉매제조, SPR 바이오센싱기술 ) [ 태양전지 carbon-tio2 및 carbon-pt 전극소재 ; 연료전지 graphene-pt 전극소재 ] [ 핵 - 껍질나노구조체 : SiO2@TiO2@AuNP, AuNP@polymer, Au@Ag NP or NR] EWHA TECH in NANO

25 EWHA TECH in NANO 2013 논문 연도제목학술지명 Enhanced Photophysical Properties of Nanopatterned Titania Nanodots/Nanowires upon Hybridization with Silica via Block Copolymer Templated Sol-Gel Processes Controlled Fluorescence Resonance Energy Transfer between ZnO Nanoparticles and Fluorophores in Layer-by-Layer Assemblies A Facile and Versatile Fabrication of 3D Hierarchically Ordered Composite Block Copolymer Hollow Sphere Arrays Synthesis and Photocatalytic Properties of Hierarchical Metal Nanoparticles/ZnO Thin Films Hetero Nanostructures Assisted by Diblock Copolymer Inverse Micellar Nanotemplates Novel Bi-Nuclear Boron Complex with Pyrene Ligand: Red-Light Emitting as well as Electron Transporting Matrial in Organic Light-Emitting Diodes On the Synergistic Coupling Properties of Composite CdS/TiO2 Nanoparticle Arrays Confined in Nanopatterned Hybrid Thin Films Control over The Surface Plasmon Band of Block Copolymer/Ag/Au Nanoparticles Composites by the Addition of Single Walled Carbon Nanotubes Visible-Light Active Nanohybrid TiO2/Carbon Photocatalysts with Programmed Morphology by Direct Carbonization of Block Copolymer Templates Facile Preparation of PbTiO3 Nanodot Arrays: Combining Nanohybridization with Vapor Phase Reaction Sputtering Grafting Poly(4-vinylpyridine) onto Gold Nanorods toward Functional Plasmonic Core-Shell Nanostructures Novel Bi-Nuclear Boron Complexes with Pyrene Ligand: Synthesis, Photoluminescence, and Electrochemistry Properties Nanostructured Polymeric Materials by Templating Strategies The Fabrication of Graphitic Thin Films with Highly Dispersed Noble Metal Nanoparticles by Direct Carbonization of Block Copolymer Inverse Micelle Templates Responsive Polymer/Gold Nanoparticle Composite Thin Films Fabricated by Solvent-Induced Self- Assembly and Spin-Coating Controlling the Composition of Plasmonic Nanoparticle Arrays via Galvanic Displacement Reaction on Block Copolymer Nanotemplates Polymers Journal of Nanoscience and Nanotechnology. Langmuir Journal of Colloid and Interface Science Organic Letters Journal of Materials Chemistry Reactive and Functional Polymers Green Chemistry Advanced Functional Materials Journal of Materials Chemistry Bulletin of the Korean Chemical Society Small Carbon Journal of Colloid and Interface Science Chemical Communications Ultra-high Density Arrays of Toroidal ZnO Nanostructures by One-Step Cooperative Self-Assembly Processes: Mechanism of Structural Evolution and Hybridization with Au Nanoparticles One-Step and Self-Assembly Based Fabrication of Pt/TiO2 Nanohybrid Photocatalysts with Programmed Nanopatterns Chemistry - A European Journal Chemistry - A European Journal Plasmonic Nano-Necklace Arrays via Reconstruction of Diblock Copolymer Inverse Micelle Nanotemplates Nanogap-based Dielectric-specific Colocalization for Highly Sensitive Surface Plasmon Resonance Detection of Biotin-streptavidin Interactions The Effect of SiO2 Shell on the Suppression of Photocatalytic Activity of TiO2 and ZnO Nanoparticles Soft Matter Applied Physics Letters Bulletin of the Korean Chemical Society Coassembly of Metal and Titanium Dioxide Nanocrystals Directed by Monolayered Block Copolymer Inverse Micelles for Enhanced Photocatalytic Performance Chemistry - A European Journal Bimetallic Multifunctional Core@shell Plasmonic Nanoparticles for LSPR-Based Sensing and Electrocatalysis Analytical Chemistry 2012 Surface Plasmon Enhanced Band Emission of ZnO Nanoflowers Decorated with Au Nanoparticles Plasmonic Coupling-based Sensing by the Assembly/Disassembly of Dipycolylamine-Tagged Gold Nanoparticles Induced by Complexing with Cations and Anions Chemistry - A European Journal Small Surface Plasmon Induced Visible Light Photocatalytic Activity of TiO2 Nanospheres Decorated by Au Nanoparticles with Controlled Configuration Biomineralized N-Doped CNT/TiO2 Core/Shell Nanowires for Visible Light Photocatalysis An Unconventional Route to High Efficiency Dye-Sensitized Solar Cells via Embedding Graphitic Thin Films into TiO2 Nanoparticle Photoanode Carbon/Metal Nanotubes with Tailored Order and Configuration by Direct Carbonization of Inverse Block Copolymer Micelles Inside Nanoporous Alumina The Journal of Physical Chemistry C ACS Nano Nano Letters Chemical Communications 26 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

26 Ewha, Where Change Begins 보유장비 Atomic Force Microscope Surface Plasmon Resonance Spectrometer UV-visible-NIR Spectrometer Luminescence Spectrometer Electrochemical Workstation Electrochemical Workstation Optical Microscope Solar Cell I-V Measurement System UV-visible Light Source Ultraviolet Lamp Centrifuger Centrifuger Spin Coater Dip Coater Carbon Coater Syringe Pump Tube Furnace ; Mass Flow Controller (MFC) Muffle Tube Furnace EWHA TECH in NANO

27 EWHA TECH in NANO 2013 Convection oven (2 대 ) Vacuum Oven(2 대 ) Glove box (2 대 ) Vacuum Plasma Processing System Thermal Evaporation system 기타.. Balance/ Chiller / Dessicator / Heating Mantle / Hydrothermal Reactor / Magnetic Stirring/Heating Plate / Micropippet / ph Meter / Ultrasonicator / Vacuum Line Setup / Water Purification System 28 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

28 Ewha, Where Change Begins 간단한공정으로균일도가높은다성분입자제조가가능한가시광광촉매기술 기술.1 개요 단성분이산화티타늄의광촉매로서의한계를개선하기위하여, 자기조립이중블록공중합체, 졸 - 겔공정및이중블록공중합체나노템플레이트의탄 소화공정을이용하여간단하게하이브리드탄소 ( 또는은 )- 이산화티타늄나노구조체박막을제조할수있는기술이다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존의기술은탄소전구체도입, 황성화촉매사용등의복잡한다단계공정인데반해, 본기술은역마이셀용액과졸-겔공정을이용하여이산화티타늄-이중블록공중합체박막을형성하고탄소화공정을통하여간단하게하이브리드탄소 ( 은 )-이산화티타늄나노구조체박막을제조할수있다. 기존의이산화티타늄광촉매는짧은파장의빛만을흡수하여가시광선을흡수하지못하는단점이있으나, 본기술은자외선뿐만아니라가시광선을흡수하는혼성이산화티타늄광촉매를제공할수있다. 기존의광촉매제조방법을이용하여다성분입자를제조하는경우성분의균일도가떨어지고입자의형태조절이어려운데반해, 본기술은블록공죽합체 (block copolymer, BCP) 를연성템플레이트로이용하여탄소전구체를원하는블록에선택적으로도입시킬수있다. 시장 국내광촉매원료시장은수십톤정도로아직까지일본에비해미미하나최근국내에서의광촉매원료및응용제품개발이기업체, 연구소, 대학에서활발하게진행되고있고또한제품출시가이루어지고있는바, 수년내에상당규모의시장이형성될것으로예상된다. 일본에서는환경산업의 10% 이상을광촉매가점유하고있으며 2015년에는 1조엔 ( 약 9조원 ) 이상의시장을형성할것으로예측하고있다. 현재일본에서연간약 200~250톤정도의수요가추정되고있으며, 이는이산화티타늄전체생산량과비교해보면극히일부에지나지않는다. 지식재산권 특허출원번호 : ( 등록 ) / 하이브리드나노구조체박막형광촉매 관련사진 자외선에의한광촉매활성을측정한그래프 자외선에의한광촉매활성을측정한그래프 가시광선에의한광촉매활성을측정한그래프 EWHA TECH in NANO

29 EWHA TECH in NANO 2013 하이브리드나노구조체박막의제조방법 하이브리드나노구조체박막의표면형태를 나타낸원자힘현미경 (AFM) 사진 관련기술 자기-조립이중블록공중합체와산화티탄전구체용액의혼합비율을조절하여핵껍질구조, 메조세공성구조를포함하는다양항형태의금 / 산화티탄, 은 / 산화티탄, 탄소 / 산화티탄, 금속 / 산화아연, 백금 / 산화티탄나노구조체를제조하는기술을보유하고있다 ( 등록 ) / 자기-조립이중블록공중합체와졸-겔공정을이용한 2차원정렬된산화티탄나노입자의제조방법및이에따라제조된산화티탄나노입자 ( 등록 ) / 자기조립이중블록공중합체를이용한금 / 산화티탄복합나노구조체의제조방법및이에따라제조된 2차원배열된금 / 산화티탄나노점및나노선 ( 등록 ) / 광촉매효율이증가된계층적금속 / 산화아연이종접합나노구조체의제조방법및이에의해제조된계층적금속 / 산화아연이종접합나노구조체 ( 등록 ) / 이중블록공중합체를이용한은 / 산화티탄하이브리드나노입자어레이의제조방법및이에따라제조된광촉매활성이향상된은 / 산화티탄하이브리드나노입자어레이 ( 등록 ) / 금속-산화티탄나노구조체의제조방법 ( 출원 ) / 이산화티타늄또는금-이산화티타늄을껍질로갖는핵 / 껍질구조의나노구조체의제조방법및이에의하여제조되는나노구조체 ( 출원 ) 좌 : [ 하이브리드핵 / 껍질나노구조체제조방법 ] 우 : [ 핵 / 껍질구조의나노구조체 SEM 사진 ] 기술개발단계 기술개발및소량생산을통한검증완료 활용분야 물분해, 환경오염물질저감 30 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

30 Ewha, Where Change Begins 금나노입자형태제어를통하여 LSPR 현상조절할수있는센서기술 기술.2 개요 자기조립이중블록공중합체역마이셀의재구성에의해서금나노입자의패턴을제어할수있고, 자기조립공중합체의분자량, 금나노입자의크기및금나노입자의증착정도등을조절함으로써금나노입자패턴의형태와배열을제어할수있으며, 그에따른국소표면플라즈몬공명결합현상을절할수있어다양한물질의센싱에활용할수있는기술이다. 크레슈만컨피규레이션 (kretschmann configuration) 형태를기반으로하는표면플라즈몬공명센서소자의금기판표면에금나노입자패턴을집적함으로써, 프로파게이팅 SPR(propergating surface plasmon resonance) 및국소 SPR(localized surface plasmon resonance) 의커플링효과를유도할수있어, 센싱의감도를약 10 내지약 1000 배향상시킬수있다. 다른방법으로, ph에반응하는자극민감성고분자를금입자표면에성장시켜이를플랫폼으로이용하여고분자쉘에나노금속입자를도입시킴으로써센서의감지능력을크게향상시킨코어-쉘구조의나노입자를제조할수있다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존의 LSPR을이용한센서기술들은금나노입자를랜덥하게뿌리는방식으로금나노입자의형태를조절할수없지만, 본기술은이중블록공중합체역마이셀의재구성에의해서금나노입자의패턴을제어할수있기때문에. 규칙적으로금나노입자를정렬할수있다. 규칙적으로정력된금나노입자는개별적인금나노입자의국소표면플라즈몬공명에더하여금나노입자사이의플라즈몬결합 (coupling) 현상에의한필드 (field) 의증가를관찰할수있으며, 이는단백질, DNA 등의센싱에효과적으로적용될수있다 코어-쉘구조의나노입자의경우글리세롤의함량을조절하여금나노구조체의흡수스펙트럼을변화시킬수있다. 시장 한국과학기술정보연구원이국내나노와이어바이오센서를이용한질병치료기시장규모를전망한결과조기진단및예방의료패러다임의변화, 노령인구의증가등이시장의유리한기회요인과더불어연평균성장률 41% 로성장해 2015년에는 5602억원의시장규모로성장할것으로예측된다. EP&C 에따르면국내바이오센서시장은 2013년 1000억원에이를것으로예측되며, 세계바이오센서시장은 2011년약 54억달러규모에서 2012년약 61억달러, 2013년약 69억달러, 2014년에약 76억달러, 2015년에는약 86 달러로크게증가할것으로전망되고있다. 지식재산권 특허출원번호 : ( 출원 ) / 코어 - 쉘나노입자및이의제조방법 특허출원번호 : ( 출원 ) / 금나노입자패턴을포함하는고감도표면플라즈몬공명센서및이의제조방법 관련사진 특이한국소표면플라즈몬공명결합현상을띄는금나노입자패턴을제조하는과정 SPR 바이오센싱 (a) 비교예, (b) 실시예 1 에따른금나노입자배열을이용한바이오센싱, 및 (c) 실시예 2 에따른금나노입자배열을이용한바이오센싱 EWHA TECH in NANO

31 EWHA TECH in NANO 2013 SPR 바이오센싱의시간 - 반사율 (time-reflectivity) 그래프및공명각 - 반사율 (incident angle-reflectivity) (a) 비교예, (b) 실시예 1 에따른금나노입자배열을이용한바이오센싱, 및 (c) 실시예 2 에따른금나노입자배열을이용한바이오센싱 코어 - 쉘나노입자의제조방법 코어 - 쉘나노입자의투과전자현미경 (TEM) 사진 (A): 글리세롤 10%; (B): 글리세롤 30%; 및 (C): 글리세롤 50% 코어 - 쉘나노입자의 LSPR 거동을나타내는 자외선 / 가시광선흡수스펙트럼그래프 관련기술 블록공중합체를이용하여 SPR 및 LSPR 현상을발생시키는다양한형태의나노구조체를제조하는기술을보유하고있다 ( 등록 ) / 갈바니치환반응을이용하여표면증강라만산란이향상된금나노구조체의제조방법및이에따라제조되는금나노구조체 ( 등록 ) / 고집적나노패턴형태의금속나노구조체의제조방법및이에의해제조된금속나노구조체 ( 출원 ) / 나노링어레이및금속나노입자어레이의제조방법 ( 출원 ) / 자기조립이중블록공중합체와졸-겔공정을이용한산화아연나노링구조체의제조방법 ( 출원 ) / 국부표면플라즈몬공명결합현상을가지는금나노입자패턴의제조방법및이에의한금나노입자패턴 [ 금나노입자의국소 SPR 성질을이용한선택적이온센싱개념도 ] 기술개발단계 기술개발및소량생산을통한검증완료 활용분야 SPR 센서, 물질센서, 광센서, 바이오센서, 바이오칩, 생의학적진단및치료 32 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

32 Ewha, Where Change Begins 제조방법이간단하고성능이우수한전극소재기술 기술.3 개요 금속나노입자가담지된탄소나노구조체, 이의제조방법및이의연료전지용전극촉매로의응용 : 연료전지의전극촉매소재로, 나노구조의형태와배열크기등을손쉽게제어할수있으며, 블록공중합체를이용하여구조적안정성이뛰어나균일한형태와배열, 조성을갖춘주기적 3차원다층막나노소재를형성하고, 여기에추가적인첨가제의사용이나화학적인처리없이단시간의열처리만으로질서도높은다성분다층막 3차원탄소나노구조체를제조하는기술이다. 금속산화물 -탄소질하이브리드박막및이의제조방법 : 연료감응형태양전지의전극소재로, 탄소와다른재료를이용하여하이브리드재료를제조한후이를염료감응태양전지용광전극의일부로서이용하여염료감응태양전지의광전환효율을향상시키는기술이다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존의나노소재를이용한연료전지용전극소재는안정성이떨어지고, 3차원구조제어가힘든문제가있으나, 본기술을이용하면분자량이나용매선택등에의해나노구조의형태와배열, 크기등을손쉽게저어할수있고, 구조적으로안정되고균일한형태의 3차원다층막나노소재를제조할수있다. 또한블록공중합체에직접열처리를하는단순한방법으로제조가가능하여산화연료전지용전극촉매로서활용도가매우높다. 기존의연료감응형태양전지전극소재는탄소질생성을위하여별도의전구체나활성화촉매를사용하여제조과정이복잡하지만, 본기술은자기조립이중블록공중합체에자외선조사등을통한안정화단계및열처리를통한직접탄소화단계를수행함으로써제조과정이간단하고경제성이우수한금속산화물-탄소질하이브리드박막을제조할수있다. 본기술의금속산화물-탄소질하이브리드박막을포함하는연료감응형태양전지용광전극은기존광전극에비하여광전환효율이현저히향상된다. 시장 국내 2 차전지시장은 2000 년 4 억 3 천만원규모에서 2008 년에는 1 조천억원의규모로큰폭으로성장하여연평균성장률 15.7% 를기록하였다. 지식재산권 특허출원번호 : ( 등록 ) / 금속나노입자가담지된탄소나노구조체, 이의제조방법및이의연료전지용전극촉매로의응용 특허출원번호 : ( 출원 ), PCT/KR2012/ ( 출원 )/ 금속산화물 - 탄소질하이브리드박막및이의제조방법 관련사진 금속나노입자가담지된탄소나노구조체의제조공정 나노구조체를나타낸원자힘현미경 (AFM) 사진 [(a), (d): 단층막 ; (b), (e): 3 층다층막 ; (c), (f): 5 층다층막 ]. 5 층다층막나노구조체의과염소산과메탄올의혼합수용액에서의 산화특성을비교하는순환전압전류곡선 EWHA TECH in NANO

33 EWHA TECH in NANO 2013 금속산화물 - 탄소질하이브리드박막의제조방법 금속산화물 - 탄소질하이브리드박막을포함하는염료감응태양전지 금속산화물 - 탄소질하이브리드박막의표면형태를 보여주는원자힘현미경 (AFM) 사진 광전극을포함하는염료감응태양전지의광전환효율을평가하기위한 전류밀도 - 전압 (J-V) 그래프 (a) 비교예, (b)~(d) 본기술실시예 1~3 관련기술 이중블록공중합체를사용하여제조공정이단순하고구조안정성이높은다양항형태의탄소나노구조체제조기술보유하고있다. 태양전지및연료전지의광전극소재로활용하면전지의효율을향상시킬수있다 ( 등록 ) / 고집적나노패턴형태의금속나노구조체의제조방법및이에의해제조된금속나노구조체 ( 출원 ) / 나노링어레이및금속나노입자어레이의제조방법 ( 출원 ) / 자기조립이중블록공중합체와졸-겔공정을이용한산화아연나노링구조체의제조방법 ( 출원 ) / 하이브리드탄소질나노튜브, 및이의제조방법 ( 출원 ) / 국부표면플라즈몬공명결합현상을가지는금나노입자패턴의제조방법및이에의한금나노입자패턴 ( 출원 ) / 코어-쉘나노입자및이의제조방법 ( 출원 ) / 코어-쉘나노구조체및이를포함하는태양전지용광전극 ( 출원 ) / 금나노입자를함유하는하이브리드나노구조체및이를포함하는태양전지용광전극 다층막탄소 - 백금나노입자나노구조체연료전지전극소재응용개념도 기술개발단계 기술개발및소량생산을통한검증완료 활용분야 태양전지, 연료전지, 이차전지용전극 34 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

34 Ewha, Where Change Begins 유기소재및분자인식연구실 Lab.4 책임교수 성명 윤주영 서울대학교학사 주요학력 소속화학 나노과학과 Ohio State Univ. 박사 구성원 직책인원성명 ( 담당분야 ) 박사후연구원 2 명 Xin Zhang (CO2 형광센싱및포집연구 ), Jun Yin (NIR 형광프로브연구 ) 박사 2 명 Liu Yifan (NIR 형광프로브, 형광화학센서연구 ), 이송이 ( 바이오이미징, 형광화학센서연구 ) Hu Ying ( 형광화학센서연구 ), 김다빈 ( 형광화학센서연구 ), 김재미 ( 바이오이미징, 형광화학센서연구 ) 석사 8 명 박선희 ( 광열치료, 광역학치료시스템연구 ), 이다영 ( 광열치료, 광역학치료시스템연구 ) 이민지 (PDA 고분자센서연구 ), 이혜연 (PDA 고분자센서연구 ), 조선정 (NIR 형광프로브연구 ) 산학협력희망분야 개발된형광프로브들의기술이전혹은프로브판매 대표연구분야 CO2 형광센싱및포집에대한연구 다차원의약전달및광열치료, 광역학치료시스템연구 Cysteine, GSH, H2O2를이용한 NIR 형광프로브연구 금속이온및음이온에선택적인형광화학센서개발 활성산소종에선택적인형광화학센서를이용한바이오이미징연구 PDA 고분자를이용한분자인식센서연구 본연구실에서개발된 Zn(II) 이온에선택적인 CTMPA 프로브를이용하여 zebra fish에존재하는 Zn(II) 을이미징한사진 EWHA TECH in NANO

35 EWHA TECH in NANO 2013 연구실적 ( 최근 3 년간 ) 논문게제 73 건, 기술이전 3 건 논문 연도제목학술지명 Sensors for the optical detection of cyanide ion Chem. Soc. Rev. A selective Off-On fluorescent sensor for Zn 2+ based on hydrazone-pyrene derivative and its Bioorg. Med. Chem. Lett. application for imaging of intracellular Zn 2+ Zn 2+ -Triggered Amide Tautomerization Produces a Highly Zn 2+ -Selective, Cell-Permeable, and Ratiometric Fluorescent Sensor Chiral binaphthyl receptors bearing imidazolium or urea groups for the recognition of anions Ratiometric fluorescent and colorimetric sensors for Cu 2+ based on 4,5-disubstituted-1,8-naphthalimide and sensing cyanide via Cu2+ displacement approach Thin-Film Formation of Imidazolium-Based Conjugated Polydiacetylenes and Their Application for Sensing Anionic Surfactants Fluorescein-Functionalized Silica Nanoparticles as a Selective Fluorogenic Chemosensor for Cu 2+ in Living Cells A Rationally Designed Fluorescence Turn-On Probe for the Gold(III) Ion Development of of-on fluorescent probes for heavy and transition metal ions J. Am. Chem. Soc. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. Tetrahedron Angew. Chem. Int. Ed. Eur. J. Inorg. Chem. Org. Lett. Chem. Commun. Superior Anion-Binding Properties of a Cryptand-like Oligopyrrolic Macrocycle Chem. Asian J Novel Bi-Nuclear Boron Complex with Pyrene Ligand: Red-Light Emitting as well as Electron Transporting Material in Organic Light-Emitting Diodes A selective and ratiometric Cu 2+ fluorescent probe based on naphthalimide excimer-monomer switching A thiol-specific fluorescent probe and its application for bioimaging Org. Lett. Chem. Commun. Chem. Commun. Revisit to imidazolium receptors for the recognition of anions: highlighted research during Chem. Soc. Rev. Fluorescent and colorimetric probes for detection of thiols Chem. Soc. Rev. A selenolactone-based fluorescent chemodosimeter to monitor mecury/methylmercury species in vitro and in vivo Fluorescent chemosensors for Zn 2+ New fluorescent and colorimetric chemosensors based on the rhodamine and boronic acid groups for the detection of Hg 2+ Colorimetric and fluorescent sensing of pyrophosphate in 100% aqueous solution by a system comprised of rhodamine B compound and Al 3+ complex Naphthalimide Modified Rhodamine Derivative: Ratiometric and Selective Fluorescent Sensor for Cu 2+ Based on Two Different Approaches Novel binaphthyl-containing bi-nuclear boron complex with low concentration quenching effect for efficient organic light-emitting diodes Discovery of a highly selective turn-on fluorescent probe for Ag + A near-infrared fluorescent sensor for detection of cyanide in aqueous solution and its application for bioimaging New 7-Hydroxycoumarin-Based Fluorescent Chemosensors for Zn(II) and Cd(II) Tetrahedron Chem. Soc. Rev. Tetrahedron Lett. Analyst Org. Lett. Chem. Commun. Analyst Chem. Commun. Bull. Korean Chem. Soc. 36 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

36 Ewha, Where Change Begins A thermally reversible temperature sensor based on polydiacetylene: Synthesis and thermochromic properties Dyes and Pigments Recent progress on polymer-based fluorescent and colorimetric chemosensors Chem. Soc. Rev. Spectrofluorimetric Determination of Bisphosphonates with a Fluorescent Chemosensor, Zinpyr-1-2Zn 2+ Bull. Korean Chem. Soc. Induction-Driven Stabilization of the Anion-π Interaction in Electron-Rich Aromatics as the Key to Fluoride Inclusion in Imidazolium-Cage Receptors Chem. Eur. J. Studies leading to the development of a highly selective colorimetric and fluorescent chemosensor for lysine Chem. Commun. A Dual Colorimetric and Fluorometric Sensor for Lead Ion Based on Conjugated Polydiacetylenes Macromol. Rapid Commun. Ratiometric Fluorescent Chemosensor for Silver Ion at Physiological ph Inorg. Chem. Unique X-ray Sheet Structure of 1,8-Bis(imidazolium) Anthracene and Its Application as a Fluorescent Probe for DNA and DNase Rhodamine hydrazone derivatives as Hg 2+ selective fluorescent and colorimetric chemosensors and their applications to bioimaging and microfluidic system A specific and sensitive method for detection of hypochlorous acid for the imaging of microbe-induced HOCl production Org. Lett. Analyst Chem. Commun. Study on various fluorescein derivatives as ph sensors Tetrahedron Lett. Fluorescence Sensing of Dihydrogen Phosphate and Pyrophosphate using Imidazolium Anthracene Derivatives Bull. Korean Chem. Soc Zebrafish as a good vertebrate model for molecular imaging using fluorescent probes Fluorescent and colorimetric chemosensors for detection of nucleotides, FAD and NADH: highlighted research during Chem. Soc. Rev. Chem. Soc. Rev. A Novel Supermolecular Tetrameric Vanadate-Selective Colorimetric and Off-On Sensor with Pyrene Ligand Org. Lett. Fluorescent Sensing of Triphosphate Nucleotides via Anthracene Derivatives J. Org. Chem. Synthesis of large ring 3,4-alkylenedioxythiophenes (ADOT) derivatives via Mitsunobu reaction Tetrahedron Lett. Recent progress in fluorescent and colorimetric chemosensors for detection of precious metal ions (silver, gold and platinum ions) In Vivo Fluorescence Imaging of Bacteriogenic Cyanide in the Lungs of Live Mice Infected with Cystic Fibrosis Pathogens Novel Bi-Nuclear Boron Complexes with Pyrene Ligand: Synthesis, Photoluminescence, and Electrochemistry Properties A Dual-Polymer Electrochromic Device with High Coloration Efficiency and Fast Response Time: Poly(3,4- (1,4-butylene-(2-ene)dioxy)thiophene)-Polyaniline ECD Fluorescent Sensing and Discrimination of ATP and ADP Based on a Unique Sandwich Assembly of Pyrene-Adenine-Pyrene Chem. Soc. Rev. Plos One Bull. Korean Chem. Soc. Chem. Asian J. Chem. Asian J. Fluorescent and luminescent probes for detection of reactive oxygen and nitrogen species Chem. Soc. Rev. Visual detection of copper ions based on azide- and alkyne-functionalized polydiacetylene vesicles J. Mater. Chem. Base pair opening kinetics study of the aegpna:dna hydrid duplex containing a site-specific GNA-like chiral PNA monomer Nucleic Acids Res. A Polydiacetylenes-Based Sensor for Discriminating Oleic Acid from Stearic Acid and Elaidic Acid Bull. Korean Chem. Soc. EWHA TECH in NANO

37 EWHA TECH in NANO Diverse colorimetric changes of polydiacetylenes with cationic surfactants and their mechanistic studies Visual detection of dopamine and monitoring tyrosinase activity using a pyrocatechol violet-sn4+ complex Bis- and tris-naphthoimidazolium derivatives for the fluorescent recognition of ATP and GTP in 100% aqueous solution Recent progress in fluorescent and colorimetric chemosensors for detection of amino acids J. Mater. Chem. Chem. Commun. Org. Biomol. Chem. Chem. Soc. Rev. A pyrene-imidazolium derivative that selectively Recognizes G-Quadruplex DNA Biomaterials A new rhodamine derivative bearing benzothiazole and thiocarbonyl moieties as a highly selective Sensors and Actuators B fluorescent and colorimetric chemodosimeter for Hg 2+ Recent progress on fluorescent chemosensors for metal ions Conjugated polydiacetylenes bearing quaternary ammonium groups as a dual colorimetric and fluorescent sensor for ATP Fluorescent Chemosensors Based on Spiroring-Opening of Xanthenes and Related Derivatives Inorg. Chim. Acta J. Mater. Chem. Chem. Rev Fluorescent and colorimetric sensors for detection of lead, cadmium, and mercury ions Polydiacetylene-Based Electrospun Fibers for Detection of HCl Gas Recognition and sensing of various species using boronic acid derivatives Chem. Soc. Rev. Macromol. Rapid Commun. Chem. Commun. Biosensors and chemosensors based on the optical responses of polydiacetylenes Chem. Soc. Rev. Rhodamine Based Fluorescent Chemosensors for Hg 2+ and its Biological Application Bull. Korean Chem. Soc. Recognition of myo-inositol 1,4,5-trisphosphate using a fluorescent imidazolium receptor Chem. Commun. New thiazolothiazole derivatives as fluorescent chemosensors for Cr3+ and Al3+ A highly selective ratiometric near-infrared fluorescent cyanine sensor for cysteine with remarkable shift and its application in bioimaging A cyanine-based fluorescent sensor for detecting endogenous zinc ions in live cells and organisms Dyes and Pigments Chem. Sci. Biomaterials Thermally reversible polydiacetylenes derived from ethylene oxide-containing bisdiacetylenes Sensors and Actuators B A Benzobisimidazolium-Based Fluorescent and Colorimetric Chemosensor for CO 2 J. Am. Chem. Soc. A highly selective turn-on fluorescent chemosensor based on hydroxy pyrene-hydrazone derivative for Zn 2+ Dyes and Pigments 2013 New fluorescent receptor composed of two imidazoliums, two pyrenes and a boronic acid for the Sensors and Actuators B recognition of DOPAC A thiazolothiazole based Cu 2+ selective colorimetric and fluorescent sensor via unique radical formation Chem. Commun. 보유장비 Sepctrofluorophotometer 2 대 UV-Visible Spectrophotometer 2 대 38 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

38 Ewha, Where Change Begins 소량에도민감하게반응하고대량생산에적합한생체센서기술 기술.1 개요 본기술의시아닌유도체는맹독성, 무색무취의신경작용계화학물질을소량에도민감하게반응한다. 산성의 ph에서활성화가능한비율측정근적외선프로브로활용할수있다. 본기술의또다른시아닌유도체는생체세포및조직에서아연에대한높은선택성과감도를보이며, 아연이온검출용형광프로브에이용될수있다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존에는신경작용계화학물질을검출할수있는방법이거의없었으나, 본기술의시아닌유도체는합성방법이매우간단하여대량생산에적합하고, 종래의신경작용제검출용시약이두단계의반응과정을거쳐야하는반면에본발명의시아닌유도체는한단계의반응과정만을거치므로반응속도가매우빠르고민감도또한매우우수하며, 산성의 ph에서도활성화가능하고수성환경에서도사용가능하다. 제조공정이단순하여낮은비용으로생산할수있다. 기존의형광아연이온센서는, 자가형광 (autofluorescence), 높은광산란, 및상대적으로낮은결합친화성에의해일어나는고유의시그널오염 (signal contamination) 이발생하는문제가있으나, 본기술의아연센서는큰스펙트럼이동, 낮은형광백그라운드및 Zn2+ 에대한높은감도를가진다. 시장 한국과학기술정보연구원이국내나노와이어바이오센서를이용한질병치료기시장규모를전망한결과조기진단및예방의료패러다임의변화, 노령인구의증가등이시장의유리한기회요인과더불어연평균성장률 41% 로성장해 2015년에는 5602억원의시장규모로성장할것으로예측된다. EP&C 에따르면국내바이오센서시장은 2013년 1000억원에이를것으로예측되며, 세계바이오센서시장은 2011년약 54억달러규모에서 2012년약 61억달러, 2013년약 69억달러, 2014년에약 76억달러, 2015년에는약 86억달러로크게증가할것으로전망되고있다. 지식재산권 ( 출원 ), PCT/KR2013/ ( 출원 ) / 폴리메틴체인에메조-반응작용기를갖는신규한시아닌유도체및이의제조방법 ( 출원 ) / 아연이온검출용시아닌유도체, 이의제조방법, 및이를포함하는형광프로브 ( 출원 ) / 시아닌계형광프로브, 이를이용한아연이온검출방법, 및이의제조방법 관련사진 신경작용게화학물질을검출할수있는 시아닌유도체의제조과정을나타낸반응식 시아닌유도체가신경독가스유사체 DCP 와반응하여 생성되는화합물의구조및이에따른색상변화 EWHA TECH in NANO

39 EWHA TECH in NANO 2013 경독가스유사체 DCP 검출전후의색상변화 형광 Zn2+ 프로브 CTMPA 의합성 Zn2+ 를이용하여적정한 CTMPA 의흡광및발광스펙트럼 1 Zn2+ 를이용하여적정한 CTMPA 의흡광및발광스펙트럼 2 관련기술 다양한유도체를이용하여중금속이온, 인산염, 구리, ATP, 수은, 카드뮴, 시안화이온, 아연이온, 수은, 금등을검출하는생체센서기술을보 유하고있다 ( 등록 ) / 형광화학센서를포함하는미세유체소자및이를이용한중금속이온의광학적측정방법 ( 등록 ) / 인산염선택성을갖는아크리딘 - 아연 (II) 복합체, 이의제조방법및이를이용한인산염검출방법 ( 등록 ) / 피로인산염선택성을갖는나프탈렌디이미드 - 아연 (II) 복합체, 이의제조방법및이를이용한피로인산염검출방법 ( 등록 ) / 플루오레세인유도체, 이의제조방법및이를이용한음이온검출방법 ( 등록 ) / 아크리딘유도체, 이의제조방법및이를이용한수은이온및 / 또는카드뮴이온의선택적검출방법 ( 등록 ) / 플루오레세인알데하이드를이용한시안화이온의검출방법 ( 등록 ) / 플루오레세인다이알데하이드를이용한시안화이온의검출방법 ( 등록 ) / NBD 계유도체, 이의제조방법및이를이용한아연이온의검출방법 ( 등록 ) / 구리이온검출용로다민유도체및플루오레세인유도체, 및이를이용한프로브 ( 등록 ) / 바이나프틸기를갖는로다민유도체, 이의제조방법및이를이용한구리이온의검출방법 ( 등록 ) / 신규로다민유도체및이를포함하는수은이온검출용센서 ( 등록 ) / 시안화이온선택성을갖는플루오레세인-구리 (Ⅱ) 복합체, 이의제조방법및이를이용한시안화이온검출방법 ( 등록 ) / 금이온선택성을갖는로다민유도체를포함하는형광센서및이를이용한금이온검출방법 좌 : [ 수은이온검출화합물의결정구조 ] 중 : [ 수은이온과화합물의결합 ] 우 : [Au3+ 첨가시비색변화 ] 기술개발단계 기술개발완료및시제품생산 활용분야 실험실, 병원등물질센서필요처 40 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

40 Ewha, Where Change Begins 계면활성제의종류까지검출할수있는고분자센서기술 기술.2 개요 본기술의양이온성계면활성제검출용조성물은본래의파란색에서변하는색의종류를측정하여시료에존재하는양이온성계면활성제의종류를알아내고, 변화된색의정도에따른 UV/VIS 흡광도또는형광강도의변화를측정하여존재하는양이온성계면활성제의농도를측정할수있으므로, 양이온성계면활성제의종류및농도를용이하게검출할수있다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존의계면활성제검출방법들은단색변화만을나타내므로시료에서계면활성제의유무를검출할수는있으나, 그종류까지는알수없는단점이있다. 본기술은폴리디아세틸렌에벤조산기를도입한화합물을단량체로하여중합한초분자체가검출되는양이온성계면활성제의종류에따라파란색 붉은색, 파란색 보라색, 파란색 노란색, 파란색 주황색으로선택적인비색및형광변화를나타낼수있다. 시장 기존에효과적인계면활성제센서가존재하지않아아직시장이형성되지않았으나, 앞으로여러분야에사용될것으로판단된다. 지식재산권 ( 등록 ) / 양이온성계면활성제검출용조성물및이를이용한양이온성계면활성제검출방법 관련사진 초분자체에검출시료를첨가하였을경우색의변화 초분자체와검출시료를첨가한초분자체 를투사전자현미경으로촬영한이미지 초분자체에검출시료를첨가하였을경우흡수파장의 이동을나타내는 UV/VIS 흡광도그래프 1 초분자체에검출시료를첨가하였을경우흡수파장의 이동을나타내는 UV/VIS 흡광도그래프 2 EWHA TECH in NANO

41 EWHA TECH in NANO 2013 관련기술 폴리아세틸렌초분자체를이용하여납및계면활성제를검출하는고분자센서를제공하는기술을보유하고있다 / 양이온계면활성제선택성을갖는폴리아세틸렌초분자체, 이의제조방법및이를이용한양이온계면활성제검출방법 ( 등록 ) / 음이온계면활성제선택성을갖는폴리아세틸렌초분자체, 이의제조방법및이를이용한음이온계면활성제검출방법 ( 등록 ) / 납이온선택성을갖는폴리아세틸렌초분자체, 이의제조방법및이를이용한납이온검출방법 ( 출원 ) PCDA-IM 1 단량체의제조공정 초분자체에검출시료농도를달리하여첨가시색변화 폴리아세틸렌초분자체의 TEM 사진 기술개발단계 기술개발완료및시제품생산 활용분야 실험실, 병원등물질센서필요처 42 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

42 Ewha, Where Change Begins 나노생체모방소재 / 바이오에너지연구실 Lab.5 책임교수 성명 김진흥 서울대학교사범대학화학교육과 ( 학사 ) 주요학력 서울대학교사범대학화학교육과 ( 석사 ) 소속 화학 나노과학과 미네소타주립대학화학과 ( 박사 ) 구성원 직책인원성명 ( 담당분야 ) 박사후연구원 2 명 Rajakumar, Jun Ren 박사 1 명 Wo Qiong 석사 4 명김진아, 김가영, 차미선, 오별님 산학협력희망분야 센서기술공동연구및기술이전 인공광합성기술공동연구 대표연구분야 [ 유전자, 단백실, 이온, 분자등을검출하는기술 ] EWHA TECH in NANO

43 EWHA TECH in NANO 2013 [ 광재생및응용기술 ] 연구실적 ( 최근 3 년간 ) 기술이전 2 건 국내외논문 13 편 논문 연도제목학술지명 Fabrication and Electrochemical Application of Monolayers of Well-Ordered Macroporous Silica A near-infrared fluorescent sensor for detection of cyanide in aqueous solution and its application for bioimaging Screening and Characterization of High Affinity ssdna Aptamers against Anthrax Protective Antigen Photocatalytic Activity of Pt Nanoparticles for Visible Light-Driven Production of NADH Label-free Emission Assay of Mercuric Ions Using DNA Duplexes of Poly(dT) Sensitive Fluorescence Assay of Anthrax Protective Antigen with Two New DNA Aptamers and Their Binding Properties J. Nanosci. Nanotechnol Chem. Commun. J. Biomol. Screening Dalton Trans Analyst Photocatalytic Activity of Pt Nanoparticles for Visible Light-Driven Production of NADH Phys. Chem. C Label-free Emission Assay of Mercuric Ions Using DNA Duplexes of Poly(dT) Sensitive Fluorescence Assay of Anthrax Protective Antigen with Two New DNA Aptamers and Their Binding Properties Fluorescent chemosensor based-on naphthol-quinoline for selective detectionof aluminum ions Systematic investigation on the central metal ion dependent binding geometry of M-meso-tetrakis(Nmethylpyridinium-4-yl)porphyrin to DNA and their efficiency as an acceptor in DNA-mediated energy transfer Salicylimine-based Fluorescent Chemosensor for Aluminum Ions and Application to Bioimaging Size-dependent Interactions Between Au Nanoparticles and DNA in Electrochemical Oxidation by Metal Complexes Dalton Trans Analyst Tetrahedron Letters Phys. Chem. B. Inorg. Chem. Phys. Chem. C. 44 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

44 Ewha, Where Change Begins 금나노입자를분석할수있는센서기술 기술.1 개요 본발명은구아닌을포함하는올리고뉴클레오티드를이용한금나노입자의분석방법에관한것으로, 더욱상세하게는구아닌을포함하는올리고뉴클레 오티드를금나노입자에부착시킨후 Ru(bpy) 32 + 를첨가하고순환전압전류를측정함으로써금나노입자를효과적으로분석할수있는기술이다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) DNA 와금나노입자간의상호작용을보다잘이해하는것이새로운나노 - 바이오센서및바이오 - 나노물질의개발에있어중요하다. 본기술을이용 하면금나노입자의존재여부는물론금나노입자의크기를분석할수있다. 시장 금나노입자의분석에관한시장이형성된것은아니지만, 금나노입자는바이오센서등에서광범위하게쓰이므로금나노입자를분석하는기술도유 사한수준에서사용될것으로판단된다. 지식재산권 ( 등록 ) / 구아닌을포함하는올리고뉴클레오티드를이용한금나노입자의분석방법 관련사진 (a) 5 nm, (b) 13 nm, 및 (c) 30 nm AuNPs 의 TEM 이미지 다른크기의 AuNPs 표면상에부착된 27-mer sdna 의이미지 다른농도의 5, 13, 및 30 nm AuNPs 로처리된경우 1-py 의형광스펙트럼 EWHA TECH in NANO

45 EWHA TECH in NANO 2013 관련기술 단일가닥 DNA로된엡타머와표적분자또는이온의구조적변화에따른전기화학적신호의차이를이용하여분자또는이온을검출하는센서기술을보유하고있다. 관련센서기술로탄저균독소의방어항원에특이적으로결합가능한앱타머를선별하고이를이용하여탄저균의존재여부를정확하게진단할수있는기술도보유하고있다 ( 등록 ) / 엡타머의구아닌염기로부터전자전달에의한분자또는이온검출방법 ( 출원 ) / 탄저균독소의방어항원에특이적인앱타머를선별하는방법 APTES- 변형된 ITO 전극상에 AuNP 가형성되는과정과아데노신을검출하기위한전기화학적앱타머센서 DNA 앱타머, 올리고뉴클레오티드, PA 및 PA- 결합앱타머 1 및 2 의복합체의형광변조에기반한앱타머의 PA 형광감지모식도 기술개발단계 기술개발완료 활용분야 금나노입자분석, 분자센서, 이온센서, 탄저균센서등 46 이화여자대학교화학 / 나노분야우수기술설명회및기술이전상담회

46 Ewha, Where Change Begins NADH 재생수율이향상된인공광합성기술 기술.2 개요 광화학시스템을사용하여복사전자기에너지를환원력을갖는형태의화학에너지, 즉 NADH로전환하는기술이다. 산화환원효소보조인자의효율적광화학적재생을위한시스템을제공하기위하여, 백금 (Pt) 나노입자 (Pt NanoParticle, PtNP) 를도입하였으며, 기존의전기화학적재생방법에비해 NADH 재생수율이 3배이상우수하다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 기존의금속나노입자를이용한산화환원효소보조인자의전기화학적재생방법은루테늄 II 복합체등과같은 1 차산화환원매개체가추가로필요한단 점이있고, 재생수율이만족할만큼좋지못하다. 시장 인공광합성의효율이경쟁기술인태양전지에비해서효율이낮기때문에아직상용화단계는아니지만, 우리나라정부에서 2009 년부터 10 년간 500 억 원을서강대인공광합성연구센터에지원할정도로차세대기술로서연구가치가높은분야이다. 지식재산권 ( 출원 ) / 백금나노입자를사용한산화환원효소보조인자광재생방법 ( 출원 ), PCT/KR2010/ / 백금나노입자를사용한산화환원효소보조인자광재생방법 관련사진 0.2 mm 의 NAD+, 0.4 M 의 TEOA, 0.15 M 인산완충액 (ph = 7.0), 25 에서 12 시간광조사후 NADH 의생성정도를측정한결과 PtNP, NAD+ 및 TEOA 간전자전달관계 관련기술 아키랄화합물을키랄화합물로전환시키는바이오촉매적반응에서조효소로서이용할수있는 NAD+ 모델화합물을제공하는기술을보유하고있다 ( 출원 ) / 니코틴아마드아데닌디뉴클레오티드유도체및이를포함하는효소복합체 기술개발단계 기술개발완료 활용분야 인공광합성관련기술 EWHA TECH in NANO

47 ... 이화여자대학교산학협력단 . T E L F A X

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