최신 논문

Article: 통계적 공중합(Copolymerization)을 통한 리튬 금속 배터리용 고체 고분자 전해질의 결정도 감소

Reducing crystallinity in solid polymer electrolytes for lithium-metal batteries via statistical copolymerization

doi: 10.1038/s43246-021-00187-2

폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene oxide)는 고체 리튬 금속 배터리에 사용되는 일반적인 고체 고분자 전해질이다. 본 연구에서 통계적 공중합(Copolymerization)은 실온에서 배터리 작동 중에 높은 이온 전도도를 가능하게 하여 결정성을 감소시키는 효과적인 접근 방식을 보여주고 있다.

Article: 단층 MoS2의 원자적으로 정밀한 탈황(Desulfurization) 동안 결함 형성의 발전

Evolution of defect formation during atomically precise desulfurization of monolayer MoS2

doi: 10.1038/s43246-021-00185-4

MoS2의 탈황(Desulfurization)은 구조적 대칭을 깨뜨려 화학적 및 물리적 특성을 변화시킨다. 본 연구에서는 이러한 현상이 일어나는 원자 규모의 기계적 경로를 플라즈마 에칭(Plasma etching) 동안 조사하여 화학 구조 및 물리적 특성의 변화를 밝혀내었다.

Article: LaIn1-xGaxO3/BaSnO3 계면에서 2차원 전자 가스를 형성하는 간섭성 에피택시(Epitaxy)의 역할

The role of coherent epitaxy in forming a two-dimensional electron gas at LaIn1-xGaxO3/BaSnO3 interfaces

doi: 10.1038/s43246-021-00179-2

2차원 전자 가스는 일부 산화물의 계면에서 형성되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 LaIn1-xGaxO3/Ba0.997La0.003SnO3 계면에서 2D 전자 밀도를 연구하여 합금 증가가 계면으로 전위를 이동시켜 간섭성을 파괴하고 2D 전자 가스 형성을 방지한다는 것을 보여주었다.

Article: 재구성 및 재활용 가능한 소프트 전자 장치를 위한 자기 치유(Self-healing) 액체 금속 복합재료

Self-healing liquid metal composite for reconfigurable and recyclable soft electronics

doi: 10.1038/s43246-021-00169-4

유연한 전자 장치에 대한 관심이 증가하고 있으나, 이들의 연성(soft nature)은 이러한 장치들을 손상에 취약하게 만든다. 본 연구에서 액체금속-탄성중합체(Elastomer) 복합재료는 자기 치유(Self-heal) 되는 것으로 나타났으며, 전기 저항의 제한된 변화로 1,200% 늘어날 수 있으며, 전도성 회로를 재구성할 수 있는 것으로 확인되었다.

Article: 석고(Gypsum) 탈수 역학의 응력 민감도를 나타내는 빠른 In-situ X-ray 산란

Fast in-situ X-ray scattering reveals stress sensitivity of gypsum dehydration kinetics

doi: 10.1038/s43246-021-00156-9

석고(Gypsum)의 탈수를 이해하는 것은 유체로 인한 지진과 건설 산업에서의 이용에 매우 중요하다. 본 연구에서 X-ray 산란은 작은 탄성 하중(Elastic load)이 탈수 역학을 실질적으로 가속화하고 열을 가하는 것보다 훨씬 더 효과적임을 보여주었다.

Article: 전방향(Omnidirectional) 원형 편파(Circular-polarization) 선택성을 가진 홀로그램 소프트 3D 광 결정(Photonic crystal)의 방향성 자가 조립

Directed self-assembly of soft 3D photonic crystals for holograms with omnidirectional circular-polarization selectivity

doi: 10.1038/s43246-021-00146-x

블루상 액정(Blue phase liquid crystals)의 배열을 제어하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서 전기장 유도 위상 전이를 이용하여 불루 위상 I의 결정 방향을 제어하고 전방향(Ominidirectional) 원형 편광(Circular-polarization) 선택성을 가진 홀로그램 제작에 적용하였다.

Article: 자외선-경화(Curable) 폴리머(Polymer) 네트워크를 통한 γ-CsPbI3 페로브스카이트(Perovskite)의 장기 안정성

Long-term stability in γ-CsPbI3 perovskite via an ultraviolet-curable polymer network

doi: 10.1038/s43246-021-00134-1

γ 상(Phase) CsPbI3 페로브스카이트(Perovskite)는 태양 전지에 매우 유용하지만 환경 조건에 의해 분해된다는 문제점이 존재한다. 본 연구에서는 자외선 경화(Curable) 폴리머(Polymer) 네트워크를 추가하면 구조적 및 전기적 안정성이 향상되어 35일 동안 공기에 노출된 후에도 전기적 특성의 90 %를 유지한다는 사실을 보여주었다.

Article: 유기 양면형 중간층(Organic bifacial interlayer)의 습윤성 조절에 의해 향상된 유연한(Flexible) 광전자 장치

Enhanced flexible optoelectronic devices by controlling the wettability of an organic bifacial interlayer

doi: 10.1038/s43246-021-00131-4

광전자 장치의 과제는 유기 활성층과 투명 전극의 서로 다른 습윤성이다. 본 연구에서 양쪽의 친수성 또는 소수성인 유기 중간층(Organic interlayer)은 유기 태양광 장비 및 유기 발광 다이오드의 성능을 향상시켰다.

Article: 리튬 이온 배터리용 실리콘 기반 양극(Anode)의 스트레스를 완화하는 Nano-vault architecture

Nano-vault architecture mitigates stress in silicon-based anodes for lithium-ion batteries

doi: 10.1038/s43246-021-00119-0

리튬 이온 배터리를 사이클링하는 동안 양극(Anode)의 리튬화는 작동 수명을 단축시키는 스트레스를 생성하게 된다. 본 연구에서는 나노 규모의 vaulted architecture를 가진 복합 실리콘 기반 양극이 리튬 이온 배터리에서 높은 기계적 안정성과 전기 화학적 성능을 나타냄을 보여주었다.

Article: 물 분해층(Water-splitting layer)으로 인한 페로브스카이트(Perovskite) 태양 전지의 내습성(Moisture resistance)

Moisture resistance in perovskite solar cells attributed to a water-splitting layer

doi: 10.1038/s43246-020-00104-z

납 할라이드 페로브스카이트(Lead halide perovskites)의 열악한 환경 안정성은 태양 전지의 성능을 제한한다. 본 연구에서는 CuSCN nanoplateletes/p 형 반도체 고분자 복합층이 물 분해로 인한 고습도 조건에서도 태양 전지가 28일 동안 안정적인 성능을 수행할 수 있음을 보여주었다.

Article: CO2 포집 개선을 위한 Diamine-grafted 금속 유기 골격체(Framework)의 제조 및 Silane 코팅

Shaping and silane coating of a diamine-grafted metal-organic framework for improved CO2 capture

doi: 10.1038/s43246-020-00109-8

금속 유기 골격체(MOFs: Metal organic frameworks)는 CO2 포집에 매우 유망한 수단이다. 본 연구에서 Mg2(dobpdc) MOF를 Silane 코팅된 마이크론(Micron) 크기의 Bead로 합성한 결과, > 11 wt% CO2 흡수율을 나타내었으며 140°C의 습한 환경에서 3일동안 유지되었다.

Article: 초박형(Ultrathin) 비정질 산화 티타늄(Titanium) 트랜지스터(Transistor)의 큰 이동성(Mobility) 변조(Modulation)

Large mobility modulation in ultrathin amorphous titanium oxide transistors

doi: 10.1038/s43246-020-00096-w

높은 온-오프 비율을 보장하는 초박형(Ultrathin) 산화 트랜지스터(Transistor)의 큰 이동성(Mobility) 변조(Modulation)의 기원은 대부분 알려지지 않았다. 본 연구에서 3.5 nm 두께의 TiOx 트랜지스터에서 106개의 게이트 유도(Gate-induced) 이동성 변조는 캐리어의 가변 범위 호핑(Variable range hopping)을 매개하는 고밀도 Tail state로 설명된다.

Article: MoS2 박막 트랜지스터(Thin-film transistor)를 기반으로 한 액티브 매트릭스(Active-matrix) 모노리틱 가스 센서 어레이(Monolithic gas sensor array)

Active-matrix monolithic gas sensor array based on MoS2 thin-film transistors

doi: 10.1038/s43246-020-00086-y

민감하고 확장 가능한 가스 센서는 일상 생활 공기질 모니터링에 필수적이다. 본 연구에서는 2단계 성장한(Two-step-grown) 다결정 MoS2 필름을 기반으로 한 모노리틱(Monolithically) 통합 가스 감지 회로를 제작하여 1~256 ppm의 넓은 검출 범위에서 우수한 스위칭(Switching) 및 NO2 가스 감지 반응을 보여주었다.

Article: 에피택셜 스트레인 엔지니어링(Epitaxial strain engineering)에 의해 생성된 EuO 다강체(Multiferroic)

Making EuO multiferroic by epitaxial strain engineering

doi: 10.1038/s43246-020-00075-1

강유전체(Ferroelectric)이자 강자성체(Ferromagnetic)인 다강체(Multiferroics)는 여러 기술 분야에 응용하는데 매우 유용하지만, 매우 드물다. 본 연구에서 이론적 계산에 의해 뒷받침되는 강유전성 상 전이(Phase transition)의 특징은 6.4%의 큰 에피택셜 스트레인(Epitaxial strain) 하의 강자성 EuO에서 관찰된다.

Article: 심부정맥 혈전증의 발병에서 판막 강성(Stiffness)의 역할

The role of valve stiffness in the insurgence of deep vein thrombosis

doi: 10.1038/s43246-020-00066-2

심부정맥 혈전증(Deep vein thrombosis)은 심부정맥에서 혈액이 응고되는 것을 말한다. 본 연구에서는 in-situ에서 제작된 유연한 판막(Valve)을 포함하는 미세 유체 장치를 사용하여 혈전 형성에 대한 혈류 조건 및 판막 탄성의 영향을 조사하여 응고가 발생하는 기전을 밝혀내었다.

Article: Ancestral Endoglucanase를 이요한 고성능 결정질 나노셀룰로오스

High performance crystalline nanocellulose using an ancestral endoglucanase

doi: 10.1038/s43246-020-00055-5

효소는 자연 물질을 고성능 생체 물질로 업그레이드하는데 효과적이다. Ancestral Endoglucanase는 세포 성장을 위한 Matrix 역할을 할 수 있으며, 잉크를 전도하기 위해 그래핀(Graphene)과 결합될 수 있는고결정질 셀루로오스 나노결정을 얻기 위해 사용된다.

Article: 촉매 없이 비흑연 탄소(Non-graphitising carbons)에서 고결정질 흑연(Highly crystalline graphite)으로의 변형

Catalysis-free transformation of non-graphitising carbons into highly crystalline graphite

doi: 10.1038/s43246-020-0045-y

비흑연 탄소(Non-graphitising carbon) 물질은 일반적으로 금속 촉매 없이 흑연으로 전환되지 못한다. 본 연구에서는 촉매 없이 고온 조건에서 폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene chloride)과 셀룰로오스(Cellulose)를 고차 정렬 흑연(Highly ordered graphite)으로 전환시키는 것을 보여주었다.

Article: 효율적인 태양 전지를 위한 Drop-cast 준-2D/3D 페로브스카이트 층(Quasi-2D/3D perovskite layers)의 결정화(Crystallisation) 제어

Crystallisation control of drop-cast quasi-2D/3D perovskite layers for efficient solar cells

doi: 10.1038/s43246-020-0036-z

페로브스카이트 태양 전지(Perovskite solar cells)는 태양에너지 변환에 대한 상당한 잠재력을 가지고 있으나, 단순하고 확장 가능한 제조 공정을 개발하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 변환 효율이 최대 16%인 준-2D/3D 페로브스카이트 층(Quasi-2D/3D perovskite layers)의 Roll-to-roll 생산과 호환할 수 있는 Drop-casting 공정이 개발되었다.

Article: 에너지 효율적인 데이터 저장 및 에너지 수확을 위한 스핀트로닉(Spintronic) 장치

Spintronic devices for energy-efficient data storage and energy harvesting

doi: 10.1038/s43246-020-0022-5

비산화 메탄 커플링의 촉매 메커니즘은 고온에서 복잡해지므로 정보에 근거한 촉매 설계가 어렵다. 본 연구에서 단일 원자 철 촉매에 대한 미세 역학 모델링과 실험은 반응 조건을 최적화하여 C2 탄화수소 수율을 증가시키는 방법을 보여주고 있다.

Article: 태양 충전식 산화 환원 플로우 셀 응용 분야에서 효율적인 광 전극을 위한 설계 원리

Design principles for efficient photoelectrodes in solar rechargeable redox flow cell applications

doi: 10.1038/s43246-020-0020-7

광 전극의 합리적인 설계는 광전자 화학 산화 환원 플로우 셀의 변환 효율을 높이기 위한 핵심 요구 사항이다. 본 연구에서 밴드 정렬 설계 및 표면 커버리지 제어는 9.4 % 태양-화학 변환 효율을 달성할 수 있는 단일 광자 광 전극을 설계하는데 사용되었다.

Article: 생성 기계 학습에 의한 박막 합성을 위한 구조 영역 다이어그램 예측

Predicting structure zone diagrams for thin film synthesis by generative machine learning

doi: 10.1038/s43246-020-0017-2

박막(Thin film)의 미세 구조를 제어하는 것은 특성을 조절하는 데 필수적이다. 기계 학습(Machine learning)은 박막에 대한 구조 구역 다이어그램의 형태로 합성-구성-미세 구조 관계를 얻기 위해 적용되어 미세 구조 예측을 가능하게 한다.

Article: 강탄성 동위상면(Ferroelastic phase fronts)에서 스트레인(Strain) 및 노이즈 버스트(Noise bursts)의 동시 추적

Concurrent tracking of strain and noise bursts at ferroelastic phase fronts

doi: 10.1038/s43246-020-0007-4

강탄성 물질은 1 차 구조적 전이가 발생한다. 본 연구에서는 형상 기억 합금에서 가역적 마르텐사이트 변태(Reversible martensitic transformation) 동안 음향 및 변형 측정이 동시에 수행하여, 주요 미세 구조 프로세스가 추적 될 수 있도록 하였다.

Communications Materials