생명현상의 기본이라 할 수 있는 세포는 여러 기능 중 물질 수송이라는 중요한 역할을 수행하여 생명을 유지하게 한다. 키네신, 마이오신, 다이네인 같은 모터단백질들은 ATP를 에너지원으로 actin filament나 microtublue 상에서 vesicle을 운반하는 등 수송기능을 한다. 본 연구실에서는 active Brownian particle 상에서 vesicle을 운반하는 등 수송기능을 한다.

본 연구실에서는active Brownian particle 모형을 확장 적용하여 다양한 모터단백질계의 동역학을 이론적으로 고찰한다. 특히 확장된 본 모형에서는 내부에너지가 운동에너지로 전환되는 방식을 자유롭게 조절함으로써, 아직 명확하지 않은 모터단백질의 내부조건을 반양할 수 있는 특징을 갖는다. 과도감쇠환경 하에서 ATP의 농도와 load를 고려하여 모터단백질과 microtubule/actin filament간의 2차원 운동 등 세포에서 관측되는 다양한 모터단백질계의 동역학을 연구한다.

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21C 정보화사회에서는 많은 양의 정보를 신속하게 전달하며 처리하는 기술이 요구되며, 이를 위해 광소자의 개발이 필수적이다. 본 실험실에서는 이를 위해 다양한 비선형 특성을 가진 유기초박막을 만들어 그 광특성을 연구하여 왔으며, 최근에는 나노포토닉스(Nanophotonics)의 한 분야로써, 차세대 광소자로 각광받고 있는 광결정(Photonic crystal)을 제작하여, 광집적 회로구성에 응용 가능성을 지닌 비선형광학 특성들을 집중적으로 연구를 수행하고 있다.

연구 분야 (Research Field)

Nonlinear Optics, 2nd Harmonic Generations, Electro-Optic Effects, High Speed Modulators, Polymeric Waveguides, Photonic Bandgap Materials - Photonic Crystals, Chiral Nonlinear, Optical Systems, Prism Coupling Measurement, Z-scan Measurement, Hyper-Rayleigh Scattering

연구 장비 (Facilities)

Nd:YAG laser, Femtosecond laser, Argon ion laser, Vacuum Evaporators, Harmonic Generators Fabry-Perot Interferomter, Optical Parametric Generator

Forward propagation

CLC2 Pitch = P1

Half-wave phase retarder

CLC2 Pitch = P2

Backward propagation

ITO glass- Silica PC

Nematic LC

Wavelength [mm]

비탄성 광산란 (라만산란) 분광을 이용하여, 초전도체, 반도체, 자성체, 금속산화물, DLC, CNT, graphene과 같은 탄소동위체의 특성을 연구한다.

강한 상관계의 전자구조 - 전자 라만산란 연구 - Electronic Raman scattering study of the electronic structure of strongly-correlated system 전통 금속 및 비전통적 금속의 비탄성 광산란 연구 - Inelastic light scattering study of conventional and unconventional metals Noble metal tip의 field enhancement를 이용한 Nano-scale spatial resolution Raman spectroscopy / Nano 분해능 Raman Imaging

Im x (arb. units)

Raman Shift (cm1)

YNİ2B2C

Flux data

Flux fit

B2g, data

B1g, data

Raman Intensity

Wavenumber/cm1

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본 연구실은 정보소자, 에너지소자 등 다양한 차세대소자(emerging device)와 관련된 기초와 응용물리 연구 분야를 공부하고 있다. 마이크로/나노 패터닝을 통하여 소자를 직접 제작하고 그 전기적 특성을 측정하는 일련의 연구활동을 진행하고 있다.

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자연계에서 여러 입자들이 모여 계를 이루면, 입자들 개개의 성질을 단순히 합한 것과는 다른 성질을 보이는 경우가 많다. 한 예로, 전자들의 경우, 강한 상호작용이 저항 없이 전류가 흐르는 초전도 현상을 일으키기도 하고, 전류가 흐르지 못하는 반강자성 현상을 일으키기도 한다. 응집물질물리이론 연구실에서는 이러한 입자들 간의 협동현상으로 나타나는 응집물질의 다양한 성질들을 이론적으로 이해하는 것을 연구 목표로 한다.

본 연구실에서는 다체계 이론을 이용하는 해석적 방법과, 대용량 계산용 컴퓨터를 이용한 전자 계산 방법을 병행하여 연구를 진행한다. 연구가 진행되고 있는 대표적인 주제로는, 전자간 강한 상호작용으로 나타나는 협동현상을 연구하는 강상관계 연구, 높은 자기마당이 걸린 이차원 전자계에서 나타나는 양자홀 효과, 전기와 자기 쌍극자 사이의 상호 상관성을 나타내는 다강체 연구 등이 있다.

(a)

(b)

(c) TI, U/t=3.0 TWS, U/t = 4.7 AFI, U/t = 6.0

본 연구실에서는 나노전자소자, 나노역학소자의 기본 물성을 연구하고 이를 활용하여 바이오 센서 및 생명 현상을 모사하는 응용방법을 연구한다.

• 나노 리소그래피 공정을 활용하여 전기적, 역학적 자유도를 결합한 새로운 개념의 나노 소자 및 시스템 개발
• 나노전자소자의 양자 물성 연구 및 차세대 전자 시스템 응용연구
• 나노 역학 소자의 역학적 측정 한계 연구
• 전기역학 소자를 통한 단백질 서열 분석, 나노 역학계를 이용한 청신경 모사

해를 거듭한 정보기술의 발전으로 인한 소자의 소형화는 지난 수 십 년간 정보산업 분야에 놀라운 발전을 가져왔다. 그러나 무어의 법칙이라고도 불리는 이러한 발전 경향은 소자의 구성 요소들이 원자 단위로 작아짐에 따라 양자역학적 효과를 무시할 수 없게 되면서 최근에 큰 한계에 부딪혔다. 한편으로는 이런 양자역학적 효과의 적절한 제어가 당면한 문제들을 해결하고 오히려 큰 도약을 향한 돌파구가 될 수 있을 것으로 여겨지고 있다.

이화여자대학교에 위치한 양자나노과학 연구단은 순수 학문적 관점은 물론 정보 산업 분야에서 결정적으로 중요함에도 불구하고 아직 이해가 미흡한 연구 분야인 고체 계의 양자역학적 효과에 대한 폭넓은 연구를 지향한다. 연구단은 표면과 계면에서의 원자 단위 양자 효과를 제어하는 분야에서 세계 최고 수준의 연구단이 될 것이다. 이를 위해 최적화된 연구 설비를 활용하고 국내외 우수한 연구 그룹과 협력하여 최첨단 연구를 이끌 계획이다.

장기적인 연구 목표 및 기대되는 사회적 기여

• 표면 및 계면에서의 원자와 분자의 양자 상태를 완벽하게 제어하고 고감도 양자 센서로의 이용 가능성 제시
• 기체 상태의 개별 원자들과 분자들이 고체 환경에 구속될 때 양자역학적 성질의 변화와 전도 전자와의 상호작용에 대한 이론 체계를 구축
• 단일 원자 및 분자를 양자 계산을 위한 큐비트(qubit)로 사용할 수 있음을 시연
• 고체 환경에서 결맞은 양자역학적 상태로부터 고전역학적인 상태로의 전이에 대한 연구와 이해
• 학생, 박사후연구원, 연구원들이 혁신적인 연구 인력으로 성장할 수 있도록 교육 및 훈련
• 혁신적이고 놀라운 기초 과학 연구 성과물들을 국민과 공유하여 국가 과학문화 발전에 이바지

Center for Quantum Nanoscience

The Information Technology industry’s ability to shrink components to make computational devices much more powerful is running into serious roadblocks. The strong influence of quantum-mechanical effects takes over as device components shrink to the atomic scale. As a result, harnessing quantum effects for computation might offer a powerful new route to solving real-world computational problems.

The Center for Quantum Nanoscience(QNS) at Ewha Womans University aims to investigate quantum effects in solid-state systems to further our understanding of this crucially important, but as of yet, poorly understood basic research field. Our goal is to become recognized as the best place to perform quantum research on the atomic scale in the solid-state environment and invite many domestic and international collaborations.

The long-term research and societal goals of our center include:

• Achieve full control of the quantum states of atoms and molecules on clean surfaces and near interfaces. This will enable the use of such systems as high-sensitivity quantum sensors.
• Develop a theoretical framework how quantum properties of atoms and molecules change from the gas phase to the solid-state environment and how they interact with conduction electrons.
• Demonstrate the use of single atoms and molecules as quantum bits for quantum computation applications.
• Investigate and understand the transition from coherent quantum to more classical systems in the solid-state environment.
• Educate and mentor students, postdocs, and senior researchers and train them to become innovative researchers in their own right.
• Engage the Korean public to become part of this exciting research frontier and enhance their enthusiasm for basic, innovative scientific research.

CENTER FOR QUANTUM NANO SCIENCE