[연구자 요약] 최원 연구자는 분자분광학및동력학연구단에서 빛을 이용하여 분자의 움직임을 실시간으로 포착하는 새로운 분광 이미징 방법을 개발하고 있습니다. 특히 극히 짧은 펄스형 레이저를 활용한 초고속 분광법과 높은 공간적 해상도의 이미징 및 현미경 기술을 연구하여, 나노미터 수준의 빠른 분자 동역학을 분석하고 있습니다. 시분해 분자분광학, 분자동력학 및 계산화학 방법을 융합하여 화학반응 및 생물학적으로 중요한 분자 시스템에 적용하고 있으며, 이를 통해 생체 분자 이미징 기술을 고도화하고 있습니다. 물질과 빛의 상호작용 원리 이해를 기반으로 생명현상 규명, 에너지 및 환경 문제 해결을 위한 신소재 및 기능성 재료의 특성을 밝히는 데 기여하고 있습니다.

직책

부연구단장

소속 기관

기초과학연구원 (분자 분광학 및 동력학 연구단)

연구실

분자분광학및동력학연구단

연구 분야

초고속 분자 분광 및 광학 이미징 기술 개발: 본 연구실은 빛을 이용하여 나노미터 수준의 분자 움직임을 실시간으로 포착하는 새로운 분광 이미징 기술 개발에 주력하고 있습니다. 특히 극히 짧은 펄스 형태의 레이저를 활용한 시분해 분자 분광학 방법을 통해 분자의 빠른 동역학적 변화를 추적하고, 이를 통해 화학 반응 및 생물학적 과정의 근원적인 메커니즘을 밝혀내고자 합니다. 단순히 정적인 분자 구조를 넘어, 동적인 분자 거동을 직접적으로 관찰하고 분석하는 능력은 물질의 특성과 반응성을 심층적으로 이해하는 데 필수적입니다. 또한, 높은 공간적 해상도를 가진 이미징 측정 및 현미경 기술 개발에도 역량을 집중하여, 복잡한 생체 환경이나 미세 구조 내에서의 분자 현상을 정밀하게 시각화하는 방법을 모색합니다. 이러한 기술들은 기존의 한계를 뛰어넘어 분자 수준에서의 관찰을 가능하게 하며, 과학 및 공학 전반의 다양한 분야에서 혁신적인 발견을 위한 기반을 제공합니다. 개발된 초고속 분광 및 이미징 기술은 학술적 가치뿐만 아니라 산업적으로도 큰 파급 효과를 가져올 것으로 기대됩니다., 분자 동역학 및 계산 화학 기반 시스템 응용: 분자 동역학 및 계산 화학 방법 연구는 본 연구실의 핵심 축을 이룹니다. 질량이 작은 분자들은 상상하기 어려울 정도로 빠른 속도로 움직이며, 이들의 움직임을 실시간으로 관찰하는 '분자 동영상' 촬영은 현실적으로 매우 어려운 과제입니다. 본 연구에서는 이론적인 계산 화학 방법과 실험적인 분광학 기술을 융합하여 이러한 분자의 동적인 거동을 이해하고 예측하는 데 초점을 맞춥니다. 특히, 화학 반응이 일어나는 과정에서의 중간체 형성, 에너지 전달 메커니즘, 그리고 생체 내에서 단백질이나 핵산과 같은 거대 분자가 기능을 수행하는 동안 발생하는 구조 변화 등 복잡한 분자 시스템의 동역학적 특성을 심도 깊게 분석합니다. 이러한 연구는 단순히 분자 수준의 현상을 밝히는 것을 넘어, 생물학적으로 중요한 분자 시스템의 기능 발현 원리, 새로운 촉매 반응 개발, 그리고 약물 작용 메커니즘 규명 등 다양한 응용 분야에서 핵심적인 통찰력을 제공합니다. 계산 화학을 통해 얻은 이론적 예측과 실험 결과를 상호 보완적으로 활용하여, 분자 세계의 복잡한 퍼즐을 풀어내고 궁극적으로는 생명 현상과 물질의 기본 원리를 이해하는 데 기여하고자 합니다., 생체 분자 이미징 및 신소재/기능성 재료 특성 규명: 본 연구실은 개발된 정밀 분광학 및 이미징 기술을 생체 분자와 신소재 연구에 성공적으로 적용하고 있습니다. 특히, 살아있는 세포 내에서의 단백질 움직임, 약물의 세포 내 흡수 및 작용 메커니즘, 그리고 질병 관련 생체 마커의 변화를 분자 수준에서 직접 관찰하는 생체 분자 이미징 기술을 고도화하고 있습니다. 이는 생명 현상의 근본적인 이해와 질병 진단 및 치료법 개발에 중요한 정보를 제공합니다. 나아가, 물질과 빛의 상호작용 원리에 대한 심도 깊은 이해를 바탕으로 에너지 및 환경 문제 해결에 핵심적인 역할을 할 신소재 및 기능성 재료의 특성을 규명하는 데 기여합니다. 예를 들어, 차세대 태양전지 소재의 광전환 효율 메커니즘, 촉매 재료의 반응 활성 부위 분석, 그리고 유해 물질 흡착 및 분해를 위한 기능성 나노 재료의 동역학적 특성 등을 분석합니다. 이러한 연구는 새로운 물질의 설계 및 최적화에 필요한 과학적 근거를 제공하며, 지속 가능한 미래 사회를 위한 혁신적인 기술 개발에 직접적으로 기여합니다. 궁극적으로는 기초 과학 연구의 성과를 실제 응용 분야와 연결하여 사회적, 산업적 가치를 창출하는 것을 목표로 합니다.

키워드

생체분자, 생물학시스템, 이미징기술, 초고속분광법, 분광이미징, 분자동력학, 레이저분광학, 분자분광학, 신소재, 현미경기술, 광학이미징, 화학반응, 기능성재료, 초고속 분자 분광 및 광학 이미징 기술 개발, 본 연구실은 빛을 이용하여 나노미터 수준의 분자 움직임을 실시간으로 포착하는 새로운 분광 이미징 기술 개발에 주력하고 있습니다. 특히 극히 짧은 펄스 형태의 레이저를 활용한 시분해 분자 분광학 방법을 통해 분자의 빠른 동역학적 변화를 추적하고, 이를 통해 화학 반응 및 생물학적 과정의 근원적인 메커니즘을 밝혀내고자 합니다. 단순히 정적인 분자 구조를 넘어, 동적인 분자 거동을 직접적으로 관찰하고 분석하는 능력은 물질의 특성과 반응성을 심층적으로 이해하는 데 필수적입니다. 또한, 높은 공간적 해상도를 가진 이미징 측정 및 현미경 기술 개발에도 역량을 집중하여, 복잡한 생체 환경이나 미세 구조 내에서의 분자 현상을 정밀하게 시각화하는 방법을 모색합니다. 이러한 기술들은 기존의 한계를 뛰어넘어 분자 수준에서의 관찰을 가능하게 하며, 과학 및 공학 전반의 다양한 분야에서 혁신적인 발견을 위한 기반을 제공합니다. 개발된 초고속 분광 및 이미징 기술은 학술적 가치뿐만 아니라 산업적으로도 큰 파급 효과를 가져올 것으로 기대됩니다., 분자 동역학 및 계산 화학 기반 시스템 응용, 분자 동역학 및 계산 화학 방법 연구는 본 연구실의 핵심 축을 이룹니다. 질량이 작은 분자들은 상상하기 어려울 정도로 빠른 속도로 움직이며, 이들의 움직임을 실시간으로 관찰하는 '분자 동영상' 촬영은 현실적으로 매우 어려운 과제입니다. 본 연구에서는 이론적인 계산 화학 방법과 실험적인 분광학 기술을 융합하여 이러한 분자의 동적인 거동을 이해하고 예측하는 데 초점을 맞춥니다. 특히, 화학 반응이 일어나는 과정에서의 중간체 형성, 에너지 전달 메커니즘, 그리고 생체 내에서 단백질이나 핵산과 같은 거대 분자가 기능을 수행하는 동안 발생하는 구조 변화 등 복잡한 분자 시스템의 동역학적 특성을 심도 깊게 분석합니다. 이러한 연구는 단순히 분자 수준의 현상을 밝히는 것을 넘어, 생물학적으로 중요한 분자 시스템의 기능 발현 원리, 새로운 촉매 반응 개발, 그리고 약물 작용 메커니즘 규명 등 다양한 응용 분야에서 핵심적인 통찰력을 제공합니다. 계산 화학을 통해 얻은 이론적 예측과 실험 결과를 상호 보완적으로 활용하여, 분자 세계의 복잡한 퍼즐을 풀어내고 궁극적으로는 생명 현상과 물질의 기본 원리를 이해하는 데 기여하고자 합니다., 생체 분자 이미징 및 신소재/기능성 재료 특성 규명, 본 연구실은 개발된 정밀 분광학 및 이미징 기술을 생체 분자와 신소재 연구에 성공적으로 적용하고 있습니다. 특히, 살아있는 세포 내에서의 단백질 움직임, 약물의 세포 내 흡수 및 작용 메커니즘, 그리고 질병 관련 생체 마커의 변화를 분자 수준에서 직접 관찰하는 생체 분자 이미징 기술을 고도화하고 있습니다. 이는 생명 현상의 근본적인 이해와 질병 진단 및 치료법 개발에 중요한 정보를 제공합니다. 나아가, 물질과 빛의 상호작용 원리에 대한 심도 깊은 이해를 바탕으로 에너지 및 환경 문제 해결에 핵심적인 역할을 할 신소재 및 기능성 재료의 특성을 규명하는 데 기여합니다. 예를 들어, 차세대 태양전지 소재의 광전환 효율 메커니즘, 촉매 재료의 반응 활성 부위 분석, 그리고 유해 물질 흡착 및 분해를 위한 기능성 나노 재료의 동역학적 특성 등을 분석합니다. 이러한 연구는 새로운 물질의 설계 및 최적화에 필요한 과학적 근거를 제공하며, 지속 가능한 미래 사회를 위한 혁신적인 기술 개발에 직접적으로 기여합니다. 궁극적으로는 기초 과학 연구의 성과를 실제 응용 분야와 연결하여 사회적, 산업적 가치를 창출하는 것을 목표로 합니다.