아주 작은 고체에 빛을 쏘면 양자 성질이 바뀐 ‘플로켓(Floquet)’ 상태가 됩니다. 연구팀은 마이크로파(빛)를 사용해 이 플로켓 상태를 장시간 구현하고, 빛의 세기와 파장 등에 따라 달라지는 플로켓 상태를 정량적으로 확인하는데 성공했습니다.

고체 내부에서 오비탈 각운동량으로 의한 물리 현상이 발생하기 어렵다는 기존의 이해를 뒤집고, 이를 기반으로 오비탈 자유도를 활용한 새로운 자기 메모리 소자 구현 가능성을 제시했습니다.

대부분의 물질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재합니다. 이러한 기존 상식을 넘어 양자 물질에서 액체와 고체의 특성을 동시에 가지는 제4의 상태인 ‘네마틱’을 세계 최초로 관측하는 데 성공했습니다.

고분자 말단 치환을 통해 연구자들의 상상에만 존재하던 복잡하고 독특한 블록공중합체 나노 구조체를 구현했습니다. 특히, 모든 고분자 사슬 말단이 중앙에 모이는 ‘배관공의 악몽’ 구조를 실제로 구현한 최초 사례로 주목받고 있습니다.

한국표준과학연구원, 포항가속기연구소 연구팀과 협력해 텔루륨(Tellurium)-셀레늄(Selenium) 복합 산화물 반도체 소재를 개발하고, 고성능·고안정성 p형 박막 트랜지스터(TFT) 구현에 성공했습니다. 이 연구는 차세대 디스플레이 및 저전력 메모리 기술에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

미국 노스캐롤라이나 주립대 연구팀과 함께 액상 금속의 자연 산화막을 대면적, 연속적으로 인쇄하는 공정을 개발했으며, 이를 통해 스크래치에도 강한 나노미터 두께의 폴더블 투명 전극과 회로를 제작하는 데 성공했습니다.

미국 조지아공대, 노스웨스턴대 연구팀과의 공동 연구를 통해 피부에 밀착되는 무선 햅틱 기기를 개발했습니다. 이 기기는 ‘압력’과 ‘팽창’ 상태를 안정적으로 오가며, 스스로 변형을 감지하여 에너지 효율이 뛰어나고 감각 자극의 정확성을 크게 향상시켰습니다.

현재 의수는 손상된 부위를 대체하는 데 초점을 맞춰 손목의 자유로운 움직임이 제한되고, 팔과 상반신에 부담을 주는 문제가 있습니다. 김기훈 교수 연구팀은 로봇 의수와 연결된 신체 부위를 통합적으로 분석해 의수에 회전 모듈을 도입했습니다. 그 결과, 더 자연스럽고 무리 없이 움직이며, 기존 의수보다 기능이 30% 이상 향상된 의수를 개발하는 데 성공했습니다.

잔광 발광 입자는 외부의 물리적 압력이 가해지면 빛을 내고 사라지는 ‘기계 발광’과 ‘기계 소멸’ 특성이 있습니다. 한세광 교수 연구팀은 ‘갇힌 전자’와 ‘재충전’이 이러한 발광과 소멸에 미치는 영향을 분석해 그 메커니즘을 밝혀냈습니다. 이를 바탕으로 손가락으로 누르는 작은 힘만으로 터치스크린에 글씨를 쓰고, 자외선을 사용해 지우개로 지우듯 글씨를 지울 수 있는 광 디스플레이 기술을 개발했습니다.

전기차의 주행거리가 늘어날수록 실리콘 음극재의 부피 변화로 인해 배터리 효율이 저하되었습니다. 박수진 교수 연구팀은 젤(gel) 형태의 전해질에 전자빔을 쏘아 마이크로 실리콘 입자와 젤 전해질 간 공유 결합을 형성함으로써 부피 팽창에 따른 내부 응력을 분산시켰습니다. 에너지 밀도를 40% 향상한 이 실리콘-젤 전해질 시스템은 공정이 간단해 즉시 적용 가능합니다.

정전기를 활용한 정전기 센서는 외부 전력이 필요 없어 전자 피부 및 의료용 센서 분야에서 차세대 전력 공급원으로 주목받고 있습니다. 이 센서에 충전된 전기를 오랫동안 유지하려면 센서 표면에서 전하의 이동을 최소화해야 합니다. 김진곤·정운룡 교수 연구팀은 자외선을 이용해 만든 ‘깊은 함정(deep trap)’으로 전하의 이동을 제한해 정전기 지속 시간을 기존 대비 약 30배 늘리는 데 성공했습니다.

암모니아는 반응성이 매우 큰 수소를 안전하고 효율적으로 저장·운반할 수 있는 매개체로 주목받고 있습니다. 그러나 기존 공정은 효율이 낮고 온실가스를 배출하는 문제점이 있습니다. 김원배 교수 연구팀은 ‘산소 빈자리 조절’과 ‘이종 원소 도핑’을 통해 친환경 그린 암모니아 생산 효율을 높이는 촉매를 개발했습니다. 이 기술은 그린 암모니아를 선택적이고,효율적으로 생산하는 방법으로 평가받고 있습니다.

백신은 특정 바이러스에만 효과적이기 때문에 변이가 발생할 때마다 새로운 백신이 필요합니다. 이승우 교수 연구팀은 현재 면역치료 신약으로 임상 개발 중인 서방형(long-acting) 재조합 사이토카인 단백질 rhIL-7-hyFc(NT-17)가 호흡기에서 다양한 면역세포를 활성화할 수 있는 점에 착안, 주요 호흡기 바이러스 감염 예방 및 치료제로 사용할 수 있는 신약 후보 물질을 개발했습니다.

원발성 암세포가 다른 부위로 이동하여 발생하는 전이성 종양은 정확한 위치를 파악하기 어려워 환자의 전신 검사나 개복 수술이 필요합니다. 김철홍·김원종 교수 연구팀은 세포나 분자의 구조적 및 기능적 정보를 얻을 수 있는 ‘3차원 다중매개변수 광음향 컴퓨터 단층 촬영’ 기술을 이용하여 수술 없이 전이성 암의 위치와 주변 미세 구조 변화를 파악하는 데 성공했습니다.

최수석 교수 연구팀은 카이랄(chiral) 구조를 가진 광학 탄성체와 전기적 자극을 활용해 카멜레온의 피부처럼 단일 색상에서 여러 가지 색상으로 동시에 변할 수 있는 스트레처블 인공 피부 제작 기술을 최초로 개발했습니다. 이 혁신적인 기술은 전자 피부는 물론 차세대 디스플레이, 암호화, 생체 모방형 소프트 로봇 등 다양한 응용 분야에서 폭넓게 활용될 것으로 기대됩니다.