[연구자 요약] 조민행 교수는 이론 및 계산 화학을 바탕으로 분자분광학 및 동력학 분야를 연구하고 있습니다. 특히 초고속 비선형 광학 분광학 기술을 활용하여 분자 시스템의 미세한 동력학적 특성을 규명하고, 다양한 화학 반응의 메커니즘을 심층적으로 분석하고 있습니다. 또한 초고속 레이저 및 다차원 분광학 기법을 개발하고 적용하여 물질의 광학적 특성과 양자 현상을 정밀하게 이해하는 데 기여하고 있습니다. 그의 연구 성과는 한국과학기술한림원 학술상 및 대한민국학술원상 등으로 인정받았으며, 기초 과학 발전과 첨단 기술 연구를 선도하고 있습니다.

직책

연구단장

소속 기관

기초과학연구원 (분자 분광학 및 동력학 연구단)

연구실

분자분광학및동력학연구단

연구 분야

초고속 비선형 분광학 및 다차원 분광법 개발: 본 연구실은 초고속 비선형 광학 분광학 기술과 다차원 분광학 기법의 개발 및 응용을 통해 분자 시스템의 미세한 동력학적 특성을 규명하는 데 중점을 둡니다. 펨토초 단위의 초고속 레이저를 이용해 생체분자의 3차원 입체 구조와 변화를 분석하는 계산법을 연구 개발했으며, 광합성 단백질에서의 에너지 전달 현상 및 광학 이성질체의 구조를 규명하기 위한 측정법을 개발하여 Nature를 포함한 유수 학술지에 발표했습니다. 이러한 첨단 분광학 기술은 복잡한 화학 반응의 메커니즘을 심층적으로 분석하고 물질의 광학적 특성 및 양자 현상을 정밀하게 이해하는 데 필수적인 도구입니다. 기존에 접근하기 어려웠던 초고속 분자 수준의 현상을 실시간으로 포착하여 근본적인 화학 및 물리적 원리를 밝히는 데 기여하고 있으며, 광 증폭 및 간섭 장비의 원천 아이디어는 국내외 특허 출원 중입니다. 이는 기초 과학의 발전을 넘어 신약 개발 및 첨단 소자 기술과 같은 응용 분야에서도 혁신적인 기회를 제공합니다., 이론 및 전산 화학 기반 양자 동력학 연구: 본 연구실은 이론 및 계산 화학을 바탕으로 분자 시스템의 복잡한 양자 현상과 동력학을 심층적으로 분석합니다. 양자 역학의 핵심 개념인 파동-입자 이중성에 대한 단일 광자 간섭 실험 결과를 발표하여 '피식스 월드'의 2021년도 10대 물리학적 발견 중 하나로 선정되는 등, 이론적 통찰을 실험적으로 성공적으로 검증하고 있습니다. 전산 화학적 모델링과 양자 화학 시뮬레이션 기법을 활용하여 분자 구조, 에너지 전달 경로, 반응 메커니즘 등을 예측하고 이해함으로써 실험 데이터의 해석을 돕고 새로운 실험 방향을 제시합니다. 이러한 이론적 접근 방식은 물질의 근본적인 광학적 특성 및 양자 현상을 정밀하게 이해하는 데 기여하며, 특히 초고속 분광학 실험 결과와 이론적 예측을 유기적으로 결합하여 분자 시스템의 완벽한 그림을 제공하는 데 독보적인 강점을 가집니다. 본 연구는 기초 과학의 난제를 해결하고 새로운 과학적 지식을 창출하는 데 핵심적인 역할을 수행하며, 미래 과학 기술의 기반을 다지고 있습니다., 첨단 분광학 응용 생체 및 신소재 특성 분석: 본 연구실은 개발된 첨단 분광학 및 동력학 연구 기술을 생체 분자와 신소재 분야에 적극적으로 응용하여 실제 문제 해결에 기여하고 있습니다. 펨토초 레이저 기반의 기술을 통해 광합성 단백질의 에너지 전달과 광학 이성질체의 구조를 규명하고, 생체 분자의 3차원 구조 변화를 분석하여 생명 현상의 메커니즘을 밝히는 데 중요한 성과를 내고 있습니다. 이는 신약 개발을 위한 약물 스크리닝 장치 개발 가능성을 시사합니다. 또한, 자가 도핑된 콜로이드 양자점(self-doped colloidal quantum dots)에서의 초고속 인트라밴드 오제 과정(ultrafast intraband Auger process) 및 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystals)에서의 광유도 반응 연구를 통해 차세대 신소재의 광학적 특성 및 동력학을 심도 있게 이해하고 있습니다. 비파괴적인 그래핀 라만 검출을 이용한 광학 와류 탐지 및 복잡한 산란 매질 내에서의 심층 광학 이미징 연구는 재료 과학 및 첨단 이미징 기술 발전에 직접적으로 연결됩니다. 이러한 연구는 기초 과학 지식을 바탕으로 산업적 응용 가능성을 탐색하며, 미래 기술 혁신에 이바지하고 있습니다.

키워드

이론화학, 초고속적외선분광학, 전산화학, 초고속광학이미징, 분광학, 분자분광학, 양자화학, 초고속비선형광학분광학, 동력학, 분자수준현상탐구, 다차원분광학, IBS, 화학, 초고속 비선형 분광학 및 다차원 분광법 개발, 본 연구실은 초고속 비선형 광학 분광학 기술과 다차원 분광학 기법의 개발 및 응용을 통해 분자 시스템의 미세한 동력학적 특성을 규명하는 데 중점을 둡니다. 펨토초 단위의 초고속 레이저를 이용해 생체분자의 3차원 입체 구조와 변화를 분석하는 계산법을 연구 개발했으며, 광합성 단백질에서의 에너지 전달 현상 및 광학 이성질체의 구조를 규명하기 위한 측정법을 개발하여 Nature를 포함한 유수 학술지에 발표했습니다. 이러한 첨단 분광학 기술은 복잡한 화학 반응의 메커니즘을 심층적으로 분석하고 물질의 광학적 특성 및 양자 현상을 정밀하게 이해하는 데 필수적인 도구입니다. 기존에 접근하기 어려웠던 초고속 분자 수준의 현상을 실시간으로 포착하여 근본적인 화학 및 물리적 원리를 밝히는 데 기여하고 있으며, 광 증폭 및 간섭 장비의 원천 아이디어는 국내외 특허 출원 중입니다. 이는 기초 과학의 발전을 넘어 신약 개발 및 첨단 소자 기술과 같은 응용 분야에서도 혁신적인 기회를 제공합니다., 이론 및 전산 화학 기반 양자 동력학 연구, 본 연구실은 이론 및 계산 화학을 바탕으로 분자 시스템의 복잡한 양자 현상과 동력학을 심층적으로 분석합니다. 양자 역학의 핵심 개념인 파동-입자 이중성에 대한 단일 광자 간섭 실험 결과를 발표하여 '피식스 월드'의 2021년도 10대 물리학적 발견 중 하나로 선정되는 등, 이론적 통찰을 실험적으로 성공적으로 검증하고 있습니다. 전산 화학적 모델링과 양자 화학 시뮬레이션 기법을 활용하여 분자 구조, 에너지 전달 경로, 반응 메커니즘 등을 예측하고 이해함으로써 실험 데이터의 해석을 돕고 새로운 실험 방향을 제시합니다. 이러한 이론적 접근 방식은 물질의 근본적인 광학적 특성 및 양자 현상을 정밀하게 이해하는 데 기여하며, 특히 초고속 분광학 실험 결과와 이론적 예측을 유기적으로 결합하여 분자 시스템의 완벽한 그림을 제공하는 데 독보적인 강점을 가집니다. 본 연구는 기초 과학의 난제를 해결하고 새로운 과학적 지식을 창출하는 데 핵심적인 역할을 수행하며, 미래 과학 기술의 기반을 다지고 있습니다., 첨단 분광학 응용 생체 및 신소재 특성 분석, 본 연구실은 개발된 첨단 분광학 및 동력학 연구 기술을 생체 분자와 신소재 분야에 적극적으로 응용하여 실제 문제 해결에 기여하고 있습니다. 펨토초 레이저 기반의 기술을 통해 광합성 단백질의 에너지 전달과 광학 이성질체의 구조를 규명하고, 생체 분자의 3차원 구조 변화를 분석하여 생명 현상의 메커니즘을 밝히는 데 중요한 성과를 내고 있습니다. 이는 신약 개발을 위한 약물 스크리닝 장치 개발 가능성을 시사합니다. 또한, 자가 도핑된 콜로이드 양자점(self-doped colloidal quantum dots)에서의 초고속 인트라밴드 오제 과정(ultrafast intraband Auger process) 및 페로브스카이트 나노결정(perovskite nanocrystals)에서의 광유도 반응 연구를 통해 차세대 신소재의 광학적 특성 및 동력학을 심도 있게 이해하고 있습니다. 비파괴적인 그래핀 라만 검출을 이용한 광학 와류 탐지 및 복잡한 산란 매질 내에서의 심층 광학 이미징 연구는 재료 과학 및 첨단 이미징 기술 발전에 직접적으로 연결됩니다. 이러한 연구는 기초 과학 지식을 바탕으로 산업적 응용 가능성을 탐색하며, 미래 기술 혁신에 이바지하고 있습니다.