UNISTUNIST

ADMISSIONS

발전기금
모바일메뉴 열기
 

UNIST site map

전체 메뉴 닫기
STUDENT
 
Scroll Down

UNIST Today

we are all

pioneers!

UNIque & beST

Nexus

UNIST Today

we are all

pioneers!

UNIque & beST

Nexus

Information for UNISTar

WHY UNIST

star

Global
Campus for
Future
Innovators

Research AREA

중점연구분야

Research
AREA

에너지·AI·미래산업에 집중하다

UNIST는 에너지 전환, AI, 미래산업이라는
대한민국의 핵심 과제에 연구 역량을 집중합니다.

  • 에너지 전환
  • 이차전지 · 수소 · 탄소중립
  • Ai 기반 산업 혁신
  • 반도체 · 소재 · 양자
EDUCATION INNOVATION

교육혁신프로그램

EDUCATION
INNOVATION

이론을 배우는 것을 넘어 직접
연구하며 성장하다

UNIST의 학부생부터 대학원생까지 연구의
보조가 아닌 주체로 성장하는 경험을 제공합니다.

  • 학부생 연구참여
  • 국제학회·논문참여
  • 소수정예 밀착 연구지도
industry collaboration

산학협력

industry
collaboration

연구에서 산업까지, 현장과 가장
가까운 UNIST

대한민국 최대 산업도시 울산에 위치한
UNIST는 연구 성과가 기업과 산업 현장으로
가장 빠르게 연결되는 구조를 갖추고 있습니다.

  • 기술사업화·창업지원
  • 울산 산업단지
  • 대기업 · 공기업과의 공동연구
Research support

연구지원

Research
support

젊은 UNIST, 연구에 최적화된
유연한 캠퍼스

UNIST는 가장 늦게 출범한 과기원으로,
관행에 얽매이지 않는 유연한 연구·교육 시스템을
갖추고 있습니다.

  • 빠른 신흥 분야 대흥
  • 단일 캠퍼스 기반
  • 생활.연구 일체형 구조
  • 개방형 연구 공간

Research Impact

star

물 한 방울로 껐다 켰다 할 수 있는 발광 소재 개발!

수분을 머금으면 빛이 약해지는 복합 광소재가 개발됐다. 밝게 빛나는 이 광소재 아래 정보를 숨겼다가 물을 떨어뜨려 아래에 숨겨진 정보가 드러나게 하는 보안 기술이나 실시간 습도 감지 웨어러블 센서, 환경 반응형 스마트 디스플레이 등을 만들 수 있을 것으로 기대된다. UNIST 에너지화학공학과 이지석 교수팀과 바이오메디컬공학과 박정훈 교수팀은 건조 상태에서는 수분을 머금은 상태보다 7배 이상 밝은 상향변환 나노입자 기반 소프트 광소재를 개발했다고 20일 밝혔다. 이 소재는 하이드로젤 돔 안에 상향변환 나노입자들이 콕콕 박혀 있는 형태다. 이 상향변환 나노입자에 근적외선을 쬐면 우리가 볼 수 있는 가시광선으로 바뀌어 나온다. 일반적으로 상향변환 나노입자에서 나오는 가시광선은 어둡지만, 개발된 소재는 밝기가 7배 정도 더 밝다. 나노입자들이 기름 방울에 갇혀 있고, 이 기름 방울들이 다시 돔 형태로 굳힌 하이드로젤 안에 가둬진 구조 덕분이다. 이 구조에서는 근적외선이 하이드로젤 돔 안에서 곧장 빠져나가지 못하고, 기름 방울 사이에서 산란되면서 오래 머물게 된다. 그만큼 상향변환 나노입자가 근적외선을 흡수할 기회가 늘어나고, 가시광선 발광도 강해지는 것이다. 반대로 하이드로젤이 수분을 머금으면 빛이 흩어지는 정도가 줄어들고 내부에 머무는 근적외선도 줄어들어 발광이 약해진다. 박정훈 교수팀은 이러한 구조적 근적외선 가둠 효과를 광학 기술 분석 기술을 통해 입증했다. 연구팀은 이 소재로 물이 닿으면 숨겨진 근적외선 정보가 드러나는 암호 기술과 QR 코드 인식 기술을 시연했다. 아래층에는 상향변환 나노입자로 글자, 이모지 등을 만들고, 그 위를 밝게 빛나는 하이드로젤 돔으로 덮었다. 건조 상태에서는 근적외선을 비추어도 돔의 강한 빛에 가려져 아래 글자와 그림이 보이지 않지만, 물을 머금으면 돔의 빛이 약해져 아래층의 이미지가 드러났다. QR 코드 인식 시연은 반대로 건조 상태에서만 QR 코드가 인식된다. 밝게 빛나는 하이드로젤 돔 영역과 상대적으로 어두운 고분자 영역을 조합해 QR 코드를 만들면 건조 상태에서는 근적외선을 비췄을 때 두 영역의 밝기 차이로 QR 코드가 읽히지만, 물을 머금으면 돔의 발광이 약해져 코드가 사라지는 원리다. 개발된 소재는 내구성도 뛰어났다. 물을 머금으면 어두워지고 다시 마르면 밝아지는 과정을 100회 이상 반복해도 밝은 상태의 변화가 4% 미만에 그쳤다. 응답성도 빨라, 물이 닿으면 0.1초 이내에 밝기가 약해지기 시작하고, 수 초 안에 눈에 띄게 어두워진다. 제1저자인 류채영 연구원은 “상향변환 나노입자 자체를 복잡하게 바꾸지 않고도, 하이드로젤 내부에서 빛이 이동하는 길을 설계해 발광을 크게 높인 기술”이라고 설명했다. 이지석 교수는 “나노입자의 발광 색상과 하이드로젤 돔 패턴을 자유롭게 프로그래밍할 수 있고, 제조 공정도 단순해 보안 기술 분야뿐만 아니라 웨어러블 센서나 디스플레이 등 다양한 산업으로 확장할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)에 4월 20일 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.05.22

  • 바이오메디컬공학과
  • 상향변환나노입자
  • 암호기술
  • 에너지화학공학과
  • 정보보안기술
  • 하이드로겔

유기반도체 펜타센, 분자 골격부터 바꾼다!

벤젠고리가 이어진 유기반도체의 골격 자체를 수정할 수 있는 합성법이 개발됐다. UNIST 화학과 박영석·민승규 교수팀은 유기반도체의 일종인 펜타센의 골격 가장자리에 보론-산소 결합을 연속적으로 넣는 반복 합성법을 개발했다고 18일 밝혔다. 유기반도체는 딱딱한 실리콘 반도체를 대체하거나 보완해 가볍고 휘어지는 디스플레이, 센서, 태양전지와 같은 전자 소자에 들어가는 물질이다. 분자의 길이와 모양, 어떤 원자를 어디에 넣었는지에 따라 성질이 달라져, 원하는 물성을 갖는 유기반도체를 설계할 수 있다. 연구팀이 개발한 합성법은 벤젠고리 5개가 일렬로 연결된 펜타센 골격에 산소와 보론 원자를 끼워 넣어 골격 자체를 바꾸는 방법이다. 일반적으로 유기반도체는 탄소 원자 고리인 분자 골격을 기준으로, 골격 바깥에 다른 작용기를 붙이거나 곁가지를 조절해 분자의 성질을 바꾸는 방식이 주를 이뤘다. 골격에 원하는 원소를 원하는 형태로 끼워 넣기 힘들기 때문이다. 이 합성법은 같은 반응을 반복해 벤젠고리를 하나씩 늘려가게 된다. 제1저자인 정성화 박사는 “특정 위치에 아이오딘 원자를 끼워 넣는 아이오딘화 반응과 보론 시약을 연결한 뒤 고리를 닫는 화학반응이 한 사이클을 이루는데, 이 사이클을 반복하면 펜타센 골격 가장자리에 보론과 산소 결합이 연속으로 들어간 구조를 만들 수 있게 된다”고 설명했다. 연구팀은 이 방식으로 보론과 산소의 결합 위치가 다른 3종류의 펜타센 유도체를 합성해 냈다. 이 세 물질은 흡수하거나 내보내는 빛의 파장이 서로 달랐으며, 형광 양자수율은 모두 0.70 이상으로 나타났다. 형광 양자수율은 물질이 흡수한 빛을 다시 빛으로 내보내는 효율을 뜻한다. 0.70 이상의 수치는 합성된 소재가 고발광 효율이 필요한 발광 유기반도체 소재, 형광 센서, 광전자 소재 분야에 응용될 수 있음을 보여준다. 박영석 교수는 “이번 연구는 연속적인 보론-산소 결합을 갖는 새로운 아센 유도체를 단계적으로 합성할 수 있는 방법을 제시했다”며 “반복 합성을 통해 원하는 길이와 배열의 분자를 설계할 수 있다는 점에서 유기 반도체 분자의 화학적 다양성을 넓히고, 차세대 유기 반도체 설계·합성 분야 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다 연구 결과는 화학 분야 권위 국제학술지인 앙게반테케미(Angewandte Chemie International Edition)에 4월 16일 온라인 게재됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF) 및 산업통상자원부 사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.05.22

  • 반복합성법
  • 보론
  • 보론산소결합
  • 붕소
  • 스즈키축합
  • 아센
  • 아이오딘화반응
  • 유기반도체
  • 펜타센
  • 화학과

구부리면 더 강해진다! ... 굽힘으로 빛 신호 증폭하는 초박막 광소자 개발

구부러지면 더 신호가 강해지는 초박막 광 변환 소자가 개발됐다. 휘어지면 성능이 떨어진다는 전자·광소자의 상식을 뒤집는 결과다. 초소형 웨어러블 센서와 유연 광학기기 개발이 빨라질 전망이다. UNIST 물리학과 박형렬·남궁선 교수팀은 아주대 물리학과 안영환 교수팀과 함께 굽힘으로 광학 신호 세기를 조절할 수 있는 유연 광 변환 소자를 개발했다고 17일 밝혔다. 개발된 광소자는 입사된 빛의 파장을 절반으로 줄여 방출할 수 있는 광 변환 소자다. 광 변환 기술은 흔히 보이는 레이저나 정밀 광학 장비 등에 이미 쓰이는 기술이지만, 빛을 두꺼운 매질에 통과시켜 조절하는 방식이라 기기 크기를 작게 만들기 어렵다. 이황화몰리브덴과 같은 얇은 2차원 반도체를 이용한 광 변환 소자 개발이 주목받는 이유다. 하지만 이황화몰리브덴은 워낙 두께가 얇다 보니, 구부러지거나 잡아당기면 이미 약한 신호가 더 약해진다. 연구팀은 광 소자 구조에 가는 틈을 만들어 소자의 내구성을 높이고, 구부렸을 때 오히려 변환 신호가 더 강해지도록 했다. 이 소자는 유연 기판 위에 금속 박막, 이황화몰리브덴이 순차적으로 쌓여 있는 형태로, 이황화몰리브덴은 금속 박막 사이에 만들어진 20나노미터 간격의 틈 위에 올려져 있다. 이 미세 틈이 빛을 한곳에 모아주는 역할을 한다. 안쪽으로 구부리면 틈이 더 좁아지면서 빛의 전기장이 강하게 집중되고, 이황화몰리브덴에서 나오는 광신호가 더 커지는 원리다. 틈 자체는 민감한 소재인 이황화몰리브덴을 보호해 소자 내구성도 개선한다. 소자 전체를 구부렸을 때 가해지는 힘을 분산시켜 주기 때문이다. 실험에서 이 소자는 800나노미터 빛을 400나노미터의 제2고조파 신호로 변환했으며, 안쪽으로 구부려 약 1.2%의 압축 변형을 가하자 변형 전보다 신호가 약 3배 증가했다. 틈이 벌어졌을 때는 신호가 약해졌다. 제1저자인 서박염 (Sobhagyam Sharma) 연구원은 “빛이 실제로 모이는 나노 틈 영역을 기준으로 환산한 증강 효과는 평평한 금 박막 위 이황화몰리브덴 대비 약 8,000배 이상”이라고 설명했다. 또 반복 굽힘 실험에서도 190회 이상 사용했을 때 95% 이상의 신호를 유지했으며, 분광분석 결과 나노 틈이 없는 소자와 비교해 이황화몰리브덴 반도체 소재 손상이 적었다. 박형렬 교수는 “유연 광소자나 굽힘 상태에 따라 신호가 강해지거나 약해지는 변형을 신호로 읽어내는 센서 개발에 응용될 수 있다”고 설명했다. 박 교수는 이어 “변형에 따른 빛의 변화를 정밀하게 관측할 수 있어, 다양한 초박막 물질에서 나타나는 변형(strain) 기반 물성 변화를 연구하는 연구 도구로도 활용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 5월 8일(현지 시간) 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF), 정보통신기획평가원(IITP), 울산과학기술원(UNIST) 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.05.22

  • 광변환
  • 나노갭
  • 물리학과
  • 박막물질
  • 유연광변환소자
  • 이황화몰리브덴
  • 제2차고조파

암세포의‘DNA 복구 능력’억제하는 신규 화합물 발견.. 항암제 내성 극복의 새 길 열어

* 본 보도자료는 기초과학연구원(IBS) 주관으로 작성되었습니다. (보도자료 바로 가기) 항암 치료 과정에서 암세포가 스스로 손상된 DNA를 복구하며 생존하는 능력을 억제해 치료 효과를 높이는 새로운 원리가 규명됐다. 기초과학연구원(IBS, 원장 직무대행 김영덕) 유전체 항상성 연구단 명경재 단장(울산과학기술원 바이오메디컬공학과 특훈교수) 연구팀은 암세포의 DNA 복구 능력을 억제하는 새로운 화합물‘UNI418’을 발견했다. 이 물질이‘IP6’라는 세포 내 대사 물질을 조절해 DNA 복구에 필수적인 단백질을 감소시키고, 결과적으로 암세포를 치료제에 취약하게 만드는 기전을 확인했다고 밝혔다. 암세포는 빠르게 증식하는 과정에서 DNA 손상이 빈번하게 발생한다. 정상 세포는 이를 정확하게 복구하지만, 암세포는 복구 능력이 떨어져 손상이 축적되고 비정상적인 유전 정보를 가진 채 증식한다. 특히 상동 재조합(homologous recombination repair) 기능에 문제가 있는 암세포는 DNA 손상을 복구하기 위해 PARP 단백질이 관여하는 복구 과정에 더욱 의존하는 경향을 보인다. 이러한 원리를 활용한 대표적인 항암제인 PARP 억제제는 DNA 복구 과정을 차단해 손상을 축적시키고, 결국 암세포 사멸을 유도한다. 다만 치료가 진행되면서 암세포가 다른 복구 경로를 활성화하거나 복구 능력을 일부 회복하면 약물에 대한 저항성이 생길 수 있다는 한계가 있다. 기존에는 암치료 저항성이 주로 유전자 변이 때문이라고 여겨졌다. 반면, 연구진은 유전자가 아닌 ‘DNA 복구 단백질’이 세포 내에서 얼마나 안정적으로 유지되는지가 저항성 극복의 새로운 접근법이 될 수 있음에 주목했다. 연구진은 먼저 세포 실험을 통한 후보물질 탐색 과정에서 복제 스트레스 반응을 조절하는 신규 화합물 ‘UNI418’을 발굴했다. 이어 표적 분석을 통해 UNI418이 세포 내 특정 단백질의 분해를 막아주는 대사물질인 IP6 생성을 억제한다는 사실을 확인했다. 나아가 연구진은 IP6 감소가 DNA 복구 과정에 미치는 영향을 추적했다. IP6는 평소 단백질 분해 복합체(Cul4A)의 활성을 억제하지만, UNI418 처리로 IP6가 감소하면 억제됐던 단백질 분해 복합체가 활성화되고 이로 인해 단백질 분해가 촉진된다. 그 결과 암세포의 DNA 복구에 필수적인 RAD51, CHK1, CtIP 등의 핵심 단백질이 선택적으로 분해되었고, 암세포의 상동 재조합 복구 능력이 현저히 저하되었다. 이 같은 변화는 실제 치료 반응에서도 확인됐다. UNI418은 PARP1 결손 암세포에서 더 강한 세포 사멸을 유도했고, PARP 억제제와 병용 투여 시 항암 효과가 극대화 되었다. 동물 이식종양 모델 실험에서도, UNI418은 종양 성장을 억제했을 뿐만 아니라, 기존 PARP 억제제에 저항성을 보이는 암세포의 약물 감수성을 다시 높였다. 이는 UNI418이 기존 치료에 잘 반응하지 않던 암세포를 다시 치료에 민감하게 만들 수 있음을 보여준다. 이번 연구는 유전자 변이를 직접 겨냥하는 대신, 암세포가 DNA를 복구에 사용하는 단백질의 안정성을 흔들어 치료 저항성을 낮출 수 있음을 입증했다. 특히 세포 내 대사물질인 IP6와 DNA 복구 시스템 간의 연결 고리를 밝혀내어, PARP 억제제 저항성 암 치료를 위한 새로운 표적 가능성을 제시했다. 명경재 단장은 “암세포가 생존을 위해 의존하는 DNA 복구 체계를 새로운 방식으로 조절할 수 있음을 보여준 연구”라며 “향후 PARP 억제제 저항성 극복은 물론, 다양한 난치성 암 치료 전략을 확장하는 데 기여할 것으로 기대한다”고 전했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 4월 4일 게재됐다.

2026.05.21

  • BRCA
  • DNA 복구단백질
  • DNA 손상복구
  • PARP
  • UNI418
  • 단일가닥손상
  • 바이오메디컬공학과
  • 브라카
  • 상동재조합
  • 이중가닥손상
  • 항암신물질

전류 흘렸더니 전자 ‘회전’ 성질 깨어났다

전류를 흘리는 것만으로 나선형 물질 속 전자의 ‘회전’ 성질을 끌어낼 수 있다는 이론 연구 결과가 나왔다. 전자의 이동이 궤도각운동량과 스핀으로 이어지는 과정을 실시간 양자 계산으로 추적한 결과다. UNIST 물리학과 박노정 교수팀은 미국 미주리대, 펜실베이니아주립대, 독일 막스플랑크 연구소와 함께 나선형 1차원 전도체에 전류가 흐를 때 스핀과 궤도각운동량이 나타나는 현상을 양자 제일원리 계산으로 규명했다고 밝혔다. 전자에는 자전 성격의 ‘스핀’과 공전 성격의 ‘궤도각운동량’이 있다. 평소에는 서로 반대로 도는 전자들이 짝을 이뤄 회전하는 힘이 겉으로 드러나지 않는다. 하지만 나선형 물질에 전류를 흘리면 특정 방향의 스핀을 가진 전자가 우세하게 나타나는 스핀 분극인 ‘키랄 유도 스핀 선택성(CISS)’이 발생한다. 이 현상은 무겁고 복잡한 자기 장치 없이 스핀을 조절할 수 있다는 점에서 스핀트로닉스 소자 설계 원리로 주목받고 있지만, 전류가 나선형 구조 안에서 실제로 어떤 과정을 거쳐 스핀을 만들어내는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 연구에 따르면, 나선형 물질에서 전류가 스핀 분극을 만들어내는 현상은 전자의 직선 운동이 궤도각운동량으로 바뀌는 과정에서 비롯된다. 연구팀은 나선형 셀레늄 원자선에 전기장을 가해 전류가 흐르는 상황을 만들고, 전자의 움직임을 실시간 시간 의존 밀도범함수이론(rt-TDDFT)으로 계산해 이를 밝혀냈다. 셀레늄 나노선에 전류를 흘리면 전자가 한 방향으로 이동하면서 직선 운동량 일부가 ‘회전운동’ 성격의 궤도각운동량으로 전환되는데, 이 궤도각운동량이 스핀-궤도 결합을 통해 스핀 분극으로 이어지는 것이다. 스핀-궤도 결합은 전자의 공전 운동에 해당하는 궤도 운동과 자전 성격의 스핀이 양자역학적으로 연결되는 현상이다. 이러한 변화는 전류 크기가 임계점을 넘어야만 발생했으며, 전기장을 끊어도 전자의 회전 현상이 지속적으로 유지됐다. 이는 외부 전기장이 직접 전자의 회전 성질을 만든 것이 아니라, 나선형 구조를 따라 흐르는 전류 자체가 스핀과 궤도 운동을 끌어낸다는 점을 보여주는 계산 결과다. 박노정 교수는 “이번 연구는 나선형 물질에서 특정 스핀을 가진 전자가 더 잘 이동하는 현상인 키랄 유도 스핀 선택성을 이해하고, 별도의 자석 없이 전기 신호로만 작동하는 스핀트로닉스·오비트로닉스 소자를 설계하는 데 기초가 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 기초연구사업 및 산업통상자원부 KIAT 인력양성사업의 지원으로 수행되었으며, 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 4일 23일 게재됐다.

2026.05.21

  • 궤도각운동량
  • 물리학과
  • 스핀
  • 실시간계산
  • 실시간시간의존밀도범함수이론
  • 양자제일원리
  • 키랄유도스핀선택형

4가지 화합물 ‘레고 조립하듯’ 한 번에 척척 결합한다!

약물이나 첨단 소재에 쓰이는 복잡한 화합물을 마치 레고 블록을 조립하듯 뚝딱 만들어낼 수 있는 화학 합성 기술이 나왔다. 4가지 이상의 화합물을 한 번에 결합해 원하는 형태로 만들어낼 수 있는 기술이다. UNIST 화학과 홍성유, 로드 얀우브(Jan-Uwe Rohde) 교수팀은 DGIST 서상원, 정병혁 교수팀과 함께 니켈 촉매를 이용해 4개의 서로 다른 화합물을 단 한 번의 반응으로 결합시키는 합성법을 세계 최초로 개발했다고 0일 밝혔다. 기존의 화학 합성에서는 2개 혹은 3개의 물질을 결합하는 것은 가능했지만, 4개 이상의 물질을 한 번에 원하는 위치에 정확히 결합하는 것은 매우 어려웠다. 반응이 제대로 통제되지 않아 엉뚱한 부산물이 만들어지거나, 화합물들이 무한히 결합하는 고분자 중합 반응으로 이어지기 쉬웠다. 연구팀이 개발한 합성법은 라디칼이 친전자성과 친핵성을 번갈아 가며 띠도록 설계돼, 화합물 분자가 정해진 위치와 순서에 따라 이어질 수 있다. 라디칼은 다른 분자와 결합하려는 반응성이 높은 특수한 물질이다. 라디칼의 성질이 바뀔 때마다 다음 결합 대상이 결정되면서, 마치 육상 경기에서 바통을 넘기듯 앞선 반응으로 생성된 라디칼이 다음 반응을 유도하는 방식으로 복잡한 분자를 조립해 낸다. 니켈 촉매는 초기 라디칼을 만들고, 반응 마지막 단계에서 라디칼을 선택적으로 포획해 결합을 마무리함으로써 반응이 더 이어지거나 엉뚱한 부산물이 생기는 것을 막는 역할을 하게 된다. 이 합성법으로는 알킬 할로겐화물, 알켄, 1,3-엔아인, 아릴 할로겐화물이 순차적으로 반응해 결합하게 된다. 알켄의 농도를 높였을 때는 알켄이 두 번 반응에 참여해 다섯 개 화합물 분자가 결합하는 반응으로 확장할 수도 있다. 이번 연구에는 전지환, 김다혜 연구원이 제1저자로 참여했다. 연구팀은 “화학 합성은 그동안 의약품 등에 쓰이는 정밀 저분자 합성과, 플라스틱 합성과 같은 고분자 합성으로 나뉘어 발전해 왔다”며 “이번 연구는 이 두 영역 사이에서 여러 성분을 한 번에 순서대로 연결할 수 있는 새로운 합성 방식을 제시했다는 점에서 학술적으로 큰 의미가 있다”고 설명했다. 홍성유 교수는 “신약 개발에 필요한 복잡한 유기 분자 설계나 새로운 기능을 갖는 신소재 합성에 중요한 기반 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 자연과학 분야 세계적 권위의 국제학술지인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 4월 9일 출판됐다. 연구 수행은 한국연구재단의 집단연구 ERC과제 (미세플라스틱 대응 화공·바이오 융합 공정 연구센터) 및 개인기초연구사업 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.05.20

  • 고분자
  • 교차짝지음반응
  • 니켈촉매
  • 라디칼
  • 유기합성
  • 저분자약물
  • 친전자성
  • 친핵성
  • 화학과
  • 화학합성

더보기

Research Impact

star

Researchers Find New Way to Rebuild Organic Semiconductor Backbones

Abstract Iterative syntheses—repeating sequences of the same reactions to construct complex molecules—can facilitate the synthesis of specific classes of small molecules with structural redundancies, including acenes. Despite the prevalence of zigzag edges in the structures of acenes, few examples that effectively manipulate the edge configurations of acenes exist. In this study, the rationally designed iterative synthesis of three pentacene derivatives with continuous boron–oxygen bonds at the zigzag edges is reported. The simple and efficient two-step iteration employed ipso iodination with a trimethylsilyl group as the directing group and Suzuki cross-coupling/condensation reactions. Because of the fundamental role of pentacene derivatives in a broad spectrum of electronic applications, these findings are valuable across a diverse range of chemical and physical disciplines. Researchers at UNIST have introduced a new, efficient way to alter the backbone of organic semiconductors, giving researchers finer control over the molecules used in flexible displays, sensors, solar cells, and other electronic devices. Led by Professors Young S. Park and Seung Kyu Min from the Department of Chemistry, the team created an iterative synthesis method that places boron–oxygen bonds along the edge of pentacene, a well-known organic semiconductor made of five fused benzene rings. Organic semiconductors are valued because they are light, flexible, and chemically tunable. Small changes in a molecule's length, shape, or atomic makeup can shift how it absorbs light, emits light, or transports charge. But chemists have usually tuned these materials by attaching groups to the outside of the molecule. Changing the carbon framework itself has remained much harder. The new method works inside that framework. It inserts oxygen and boron atoms into the pentacene backbone, reshaping the molecule rather than simply decorating its edges. Dr. Sunghwa Jung, the study's first author, said the process relies on a repeated two-step cycle. “Each cycle begins with iodination at a specific site, followed by ring closure using a boron reagent,” he said. “By repeating the sequence, we can build pentacene structures with consecutive boron–oxygen bonds along the molecular edge.” By carefully controlling these cycles, the team synthesized three different pentacene derivatives, each with distinct boron–oxygen arrangements. The molecules absorbed and emitted light at different wavelengths, showing that their optical properties could be tuned through structure. All three also showed fluorescence quantum yields above 0.70, a sign of efficient light emission. The results point to possible uses in light-emitting organic semiconductors, fluorescent sensors, and optoelectronic materials that require bright, efficient emission. “This work gives us a stepwise way to build new acene molecules with consecutive boron–oxygen bonds,” Professor Park said. “Because the process can control both molecular length and arrangement, it expands the structures available for organic semiconductor design.” The study was published online in Angewandte Chemie International Edition on April 16, 2026. It was supported by funding from the National Research Foundation of Korea (NRF) and the Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE). Journal Reference Seonghwa Jeong, Si-In Kim, Jonghwan Lee, et al., “Iterative Synthesis of Pentacene Derivatives with Continuous Boron–Oxygen Bonds,” Angew. Chem. Int. Ed. , (2026).

2026.05.22

  • Acene
  • Angewandte Chemie International Edition
  • Benzene Rings
  • Boron
  • Chemistry
  • Department of Chemistry
  • Heteroatom
  • Iterative Synthesis
  • Organic Semiconductors
  • Pentacene
  • Seung Kyu Min
  • Suzuki Cross-Coupling Reaction
  • Young S. Park

Innovative Nanoscale Design Produces Stronger Signals When Bent

Abstract Second-harmonic generation (SHG) in monolayer transition-metal dichalcogenides is highly sensitive to mechanical strain, often leading to signal suppression under deformation. Here, we demonstrate reconfigurable SHG in monolayer MoS2 integrated with plasmonic nanoslits, where localized plasmonic fields counteract strain-induced suppression. The plasmonic nanoslits induce strong spatially localized field enhancement, yielding an SHG enhancement of up to 8000, estimated by normalizing the signal to the illumination area, relative to MoS2 on unpatterned Au films. Applying 1.2% compressive strain increases the SHG intensity by approximately threefold relative to the unstrained state, demonstrating effective strain-enabled modulation. Upon mechanical bending, the SHG response is reversibly modulated and remains stable after an initial preconditioning regime, retaining more than 95% of its initial intensity over repeated bending cycles. This strain-adaptive platform demonstrates robust cycling stability and provides a previously unexplored strategy for dynamically reconfigurable nonlinear metasurfaces, enabling applications in wearable sensors, tunable modulators, and compact frequency converters. A collaborative team from UNIST and Ajou University has unveiled a flexible optical device that generates a stronger light signal when bent. This achievement defies the traditional understanding that mechanical deformation diminishes optical performance, paving the way for advanced wearable sensors and flexible photonic systems. Led by Professors Hyeong-Ryeol Park and Seon Namgung of UNIST Department of Physics, alongside Professor Young-Hwan Ahn at Ajou University, the team engineered a device capable of converting incident light into a shorter wavelength. Unlike conventional devices that depend on bulky, thick materials, this ultra-thin structure employs molybdenum disulfide (MoS2), a two-dimensional semiconductor only a few atoms thick. While bending MoS2 typically weakens its optical signals, the researchers redesigned the architecture to focus electromagnetic energy within nanoscale gaps—merely 20 nanometers wide—that concentrate fields during compression. When bent inward, these gaps are narrow, amplifying the emitted light. On the other hand, when relaxed, they widen, diminishing the signal. This dynamic modulation renders the device both strain-sensitive and capable of real-time optical control. Experimental results demonstrated that compressing the device by approximately 1.2% increased its second-harmonic output—converting 800 nm light to 400 nm—by nearly threefold. Within these nanoscale gaps, the local electromagnetic field exceeds 8,000 times that of a flat MoS₂ film on gold. Notably, the device maintained over 95% of its initial performance even after 190 bending cycles, with minimal material degradation. “This nanoscale design not only enhances the optical signal but also provides inherent protection for the material,” said lead researcher Sobhagyam Sharma from UNIST. “It offers a straightforward approach to developing flexible sensors that respond to mechanical stress through changes in light emission.” Professor Park added, “This innovation lays the groundwork for deformation sensors that operate via optical signals and offers new insights into strain effects on two-dimensional materials.” The findings were published in Science Advances on May 8, supported by the National Research Foundation of Korea (NRF), the Institute for Information & Communications Technology Planning & Evaluation (IITP), and UNIST. Journal Reference Sobhagyam Sharma, Satyabrat Behera, Byung Hee Son, et al ., “Reconfigurable second-harmonic generation via plasmonic nanoslits counteracting strain-induced suppression in monolayer MoS2,” Sci. Adv., (2026).

2026.05.22

  • Bending
  • Department of Physics
  • Hyeong-Ryeol Park
  • Mechanical Decoupling
  • MoS2
  • Nonlinear Optical Response
  • Optical Signals
  • Physics
  • Plasmonic Nanoslit
  • Plasmonic Near-Field
  • Science Advances
  • Seon Namgung
  • SHG
  • Strain
  • Wearable Sensors

Scientists Discover a New Way to Make Drug-Resistant Cancer Treatable Again

Cancer cells survive by repairing damage to their DNA—even damage that would normally be fatal. One of their most important defense systems is homologous recombination, a high-precision repair pathway that fixes broken DNA using key proteins such as RAD51 and CHK1. While therapies such as PARP inhibitors have successfully targeted this vulnerability, many tumors eventually regain their DNA repair ability and become resistant to treatment. A research team, led by Distinguished Professor Kyungjae Myung of the Department of Biomedical Engineering and Director of the Center for Genomic Integrity (CGI) within the Institute for Basic Science (IBS) at UNIST, in collaboration with Joo-Yong Lee from Chungnam National University, has now uncovered a new strategy to overcome this resistance. Their findings show that cancer cells can be made vulnerable again—not by altering genetic mutations, but by destabilizing the DNA repair machinery itself. In cells, DNA repair proteins are not static. Their levels are tightly regulated to maintain a balance between repair and genome stability. However, the researchers found that this balance can be deliberately disrupted. Through a cell-based screening approach designed to identify modulators of replication stress responses, the team discovered a small molecule, called UNI418. When applied to cancer cells, UNI418 caused a significant reduction in key DNA repair proteins, including RAD51 and CHK1. As these proteins were depleted, the cells lost their ability to efficiently repair DNA damage. To understand how this happens, the researchers examined how these proteins are controlled. They found that UNI418 activates a protein degradation system known as the Cul4A ubiquitin ligase complex, which tags specific proteins for destruction. This effectively dismantles the DNA repair system from within. Co-corresponding author Professor Joo-Yong Lee stated, "We identified a mechanism in which key DNA repair proteins are actively degraded inside the cell. This provides a new way to regulate homologous recombination beyond genetic mutations." The team further traced how this degradation pathway is triggered. UNI418 disrupts a signaling pathway involved in inositol phosphate metabolism, reducing the levels of a molecule called IP6. Under normal conditions, IP6 suppresses Cul4A activity. When IP6 levels drop, this suppression is lifted, allowing the degradation system to become active. As a result, Cul4A—together with its adapter protein WDR5—targets DNA repair proteins such as RAD51 for degradation, effectively shutting down homologous recombination. Functionally, this creates a state similar to DNA repair deficiency, even in cancer cells that had previously restored their repair capacity. This finding is particularly important for overcoming resistance to PARP inhibitors, one of the major challenges in current cancer therapy. The researchers tested whether this approach could improve treatment outcomes. In multiple cell-based experiments, UNI418 significantly increased the sensitivity of cancer cells to PARP inhibitors. Notably, it was also effective in PARP inhibitor-resistant cancer cells, restoring their responsiveness to treatment. Co-corresponding author Director Myung added, “By weakening the DNA repair system, we can re-sensitize tumors that have become resistant to existing therapies. This suggests a new strategy for expanding the effectiveness of PARP inhibitors.” The team further validated these findings in animal models. In tumor xenograft experiments, UNI418 suppressed tumor growth, particularly when combined with the PARP inhibitor Olaparib. Importantly, this effect was observed even in models that mimic treatment-resistant cancers. These results indicate that cancer cells remain dependent on DNA repair systems even after developing resistance—and that disrupting protein stability can expose this vulnerability. Beyond its therapeutic implications, the study also reveals a new biological connection between cellular metabolism and DNA repair. By linking IP6 signaling to the Cul4A-mediated protein degradation pathway, the work uncovers a previously unrecognized mechanism regulating genome stability. Co-corresponding author Director Myung remarked, "This study demonstrates that controlling the stability of DNA repair proteins can directly impact cancer cell survival. It also highlights a new therapeutic direction for overcoming drug resistance." Ultimately, the findings suggest that drug-resistant cancers can be made vulnerable again—not by changing their genes, but by dismantling the systems they rely on to repair DNA. Although UNI418 itself will require further development, the mechanism identified in this study provides a promising foundation for next-generation combination therapies. The findings of this research have been published in Nature Communications on April 4, 2026. Kyungjae Myung Distinguished Professor, Department of Biomedical Engineering, UNIST Director, IBS Center for Genomic Integrity (CGI) E: kmyung@ibs.re.kr William I. Suh IBS Public Relations Team E: willisuh@ibs.re.kr Story Source Materials provided by the Institute of Basic Science . Journal Reference Seon-gyeong Lee, Yuri Seo, Seula Jeong, et al., "Targeting IP6 signaling to destabilize homologous recombination proteins to overcome PARP inhibitor resistance," Nat. Commun., (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-71421-z

2026.05.21

  • BME
  • BRCA
  • Cancer
  • Department of Biomedical Engineering
  • DNA
  • DNA Repair
  • Genetic Mutations
  • Genome Stability
  • IBS Center for Genomic Integrity
  • Kyungjae Myung
  • Nature Communications
  • PARP
  • UNI418

New Study Uncovers Current-Driven Spin Polarization in Chiral Nanowires

Abstract The spin dynamics of electrons in chiral molecular systems remains a topic of intense interest, particularly regarding whether geometric chirality inherently induces spin polarization in current-carrying electrons. In this work, we employ ab initio real-time time-dependent density functional theory (rt-TDDFT) to directly simulate the interplay among charge current, spin, and orbital. This real-time tracking extends beyond perturbative treatments, and we analyze how nonequilibrium currents effectively lift the symmetry constraints of screw rotation and time-reversal symmetry. We find that the emergence of spin and orbital angular momenta is dynamically correlated with a concomitant loss of translational (linear) momentum, which we interpret as an intrinsic consequence of current-driven symmetry lowering. The implications of this mechanism for chirality-induced spin selectivity and spintronics device design are discussed. A new theoretical study shows that simply passing an electric current through chiral, helical materials can generate the intrinsic spin of electrons. Using real-time quantum calculations, researchers tracked how electron motion transforms into spin and orbital angular momentum. Led by Professor Noejung Park from the Department of Physics at UNIST, the team partnered with scientists from the University of Missouri, Pennsylvania State University, and the Max Planck Institute. They simulated electrons flowing through a one-dimensional helical conductor—specifically selenium nanowires—and uncovered the microscopic process behind spin polarization. Electrons carry two types of angular momentum: spin and orbital. Under normal conditions, these cancel out. But in chiral structures, an electric current favors electrons with a specific spin, creating a phenomenon known as chirality-induced spin selectivity (CISS). This effect enables spin control without magnetic fields, promising for spintronic devices. Yet, how current drives this spin polarization remained unclear. The simulations revealed that as electrons move along the helix, their linear momentum converts into orbital angular momentum. This transfer, driven by the current, couples with the electron’s spin via quantum spin-orbit interaction, leading to a net spin polarization. Notably, this process activates only above a certain current threshold and persists even after the electric field is turned off. Professor Park explains, “Our work shows that the flow of current itself creates and sustains spin polarization in chiral conductors. It highlights a fundamental mechanism—orbital angular momentum transfer—that can be harnessed for next-generation spintronic devices operating purely on electrical signals.” The findings were published in ACS Nano on April 23, 2026. The study has been supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grants funded by the Ministry of Science and ICT (MSIT), and by a KIAT grant funded by the Ministry of Trade, Industry, and Energy (MOTIE). Journal Reference Uiseok Jeong, Daniel Hill, Esmaeil Taghizadeh Sisakht, et al., "Current-Driven Symmetry Breaking and Spin–Orbit Polarization in Chiral Wires," ACS Nano, (2026).

2026.05.21

  • ACS Nano
  • Chirality
  • CISS
  • Department of Physics
  • Kramers' Degeneracy
  • Noejung Park
  • Physics
  • rt-TDDFT
  • Screw Rotation Symmetry
  • Spin-Orbit Coupling
  • Time-Reversal Symmetry

New Radical Relay Strategy Enables One-Step Multi-Component Molecular Assembly

Abstract The formation of multiple and remote C–C bonds remains highly challenging owing to difficulties in reactivity and selectivity control. Herein, we report a nickel-catalyzed twofold conjunctive cross-electrophile coupling that employs an alkene and a 1,3-enyne as conjunctive platforms and alkyl and aryl halides as coupling partners. Through a philicity-alternating radical relay followed by selective radical capture, the reaction enables the formation of three or more C–C bonds. Combined experimental and theoretical investigations provide a rationale for the sequential radical additions to the π systems and the selective capture of a radical intermediate by the nickel catalyst. Furthermore, a five-component coupling showcases the sequential and controlled addition of alkyl and aryl moieties across three conjunctive units, demonstrating the synthetic versatility of the twofold conjunctive coupling. A joint research team from UNIST and DGIST has developed a new chemical synthesis method that links four different compounds together in a single reaction step, offering a faster and more controllable route to building complex molecules vital for pharmaceuticals and advanced materials. The study, led by Professors Sung You Hong and Jan-Uwe Rohde from the Department of Chemistry, in collaboration with Professors Sangwon Seo and Byunghyuck Jung from DGIST, introduces the first nickel-catalyzed twofold conjunctive cross-electrophile coupling system capable of connecting four distinct chemical building blocks through one controlled reaction sequence. Modern chemical synthesis typically excels at connecting two or three molecular components at a time. Extending those reactions to four or more components has remained difficult because reactive intermediates tend to generate unwanted byproducts or trigger uncontrolled polymerization. The research team addressed this challenge through a carefully engineered radical relay mechanism. In the reaction, highly reactive radical intermediates alternately shift between electrophilic and nucleophilic states, guiding molecules to connect in a precise order and at defined positions. The process functions much like a relay race, with each reaction intermediate triggering the next step in sequence. Nickel catalysts play a central role by generating the initial radical species and selectively capturing intermediates at the final stage, preventing side reactions and maintaining control throughout the synthesis. The method enables sequential coupling among alkyl halides, alkenes, 1,3-enynes, and aryl halides to form multiple carbon-carbon bonds in a single operation. Under modified reaction conditions, the system can even be extended to five-component coupling reactions. The study was co-authored by Ji Hwan Jeon and Da Hye Kim of UNIST as first authors. Beyond the technical advance itself, the researchers say the work opens a new middle ground between traditional small-molecule synthesis used in pharmaceuticals and polymer synthesis used in plastics and materials manufacturing. “This study presents a new strategy for connecting multiple molecular components sequentially within a single reaction system,” the research team explained. “It offers a conceptual bridge between precision organic synthesis and macromolecular chemistry.” Professor Hong said the approach could become a foundational technology for designing complex organic molecules and next-generation functional materials. “The method provides a versatile platform for constructing sophisticated molecular architectures with greater efficiency and control,” he said. The findings of this research were published in Advanced Science on April 9, 2026. The study has been supported by the Ministry of Science and ICT (MSIT) and the National Research Foundation of Korea (NRF) through the ERC program (Engineering Research Center for Microplastic through Bio/Chemical engineering Convergence Process). Journal Reference Ji Hwan Jeon, Da Hye Kim, Gun Ha Kim, et al ., “Nickel-Catalyzed Twofold Conjunctive Coupling via Philicity-Alternating Radical Relay,” (2026).

2026.05.20

  • Advanced Science
  • Chemistry
  • Cross-Coupling
  • Department of Chemistry
  • Jan-Uwe Rohde
  • Philicity-Alternating
  • Polymerization
  • Radical Relay
  • Sung You Hong

Ultra-Sensitive Wearable MXene Sensor for Real-Time Human-Machine Interfaces

Abstract In the era of autonomous systems and multifunctional devices, sensors serve as vital sensory components in our Internet of Things and technologically advanced society. At the end of the synthetic 2D nanomaterials research, MXenes are not just chemicals but materials, depending on how they are synthesized for targeted applications, such as dual-functional temperature and pressure-sensitive wearable sensing. The current findings introduce the potential strategic role of nitrogen atoms to the Ti-Carbonitride (Ti3CNTz) structure in a controlled compositional stoichiometry of Ti3C1.8N0.2Tz, Ti3C1.5N0.5Tz, Ti3CNTz, Ti3C2Tx to deliver an ultrahigh sensitivity (300%–400% temperature & pressure sensitivity enhancement) and durability in real-time human-machine sensing interface applications. These recorded outstanding dual-sensing performance outplays many other MXene stoichiometries, graphene-related 2D nanomaterials, and their associated composites. Synchrotron radiation-based We provide valuable insights for developing advanced sensing materials, emphasizing the need to investigate the fundamental mechanisms that control the interactions among layered 2D MXene materials and the sensing device functions that bridge human and machine interfaces. A research team, affiliated with UNIST, has unveiled a groundbreaking wearable sensor material, capable of detecting body temperature, coughing, swallowing, and other subtle physiological signals when applied to the skin. Led by Professors Soo-Hyun Kim and Soon-Yong Kwon from the Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering, the team developed a novel titanium carbonitride-based MXene (Ti3CNTz) with unparalleled sensitivity to both temperature and pressure. This innovation achieves over three times the temperature sensitivity and more than four times the pressure sensitivity of conventional MXenes, enabling precise detection of minute biological cues. This advanced material, Ti3CNTz, benefits from carefully optimized nitrogen content, which enhances electrical conductivity and lattice vibrational responses. Its unique structure not only boosts sensitivity but also enhances mechanical durability, as validated through both theoretical and experimental analysis. In practical applications, sensors made from this MXene accurately distinguish subtle vocal cord vibrations, blinking, pulse waves, and gait patterns—all without direct contact. Remarkably, they can even detect temperature changes from a short distance, such as infrared heat emitted by a smartphone flash. Professor Kim highlights that this multifunctional sensor represents a transformative development in next-generation human-machine interfaces and electronic skin. Its versatility paves the way for numerous applications in healthcare, energy storage, catalysis, and electromagnetic shielding. Professor Debananda Mohapatra, the first author of the study, emphasized that this 2D MXene advancement sets a new benchmark in intelligent sensing, enabling next-generation sensing devices to bridge human–machine interfaces with exceptional sensitivity and scalability. Also said, this work serves as a stepping stone for the vast 2D MXene family of nanomaterials, accelerating applications across healthcare, AI robotics, and smart wearables. Published in Advanced Functional Materials , this research was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) and the InnoCORE program of the Ministry of Science and ICT. Journal Reference Debananda Mohapatra, Ju-Hyoung Han, Hyun Jin Kang, et al ., “Anomalous Pressure-Temperature Ultrahigh Sensitivities in Atomically Engineered Carbonitride MXenes for Multifunctional Wearable Human–Machine Interfaces: Joint Computational–Experimental Elucidations,” Adv. Funct. Mater., (2026).

2026.05.18

  • 2D Nanomaterials
  • Advanced Functional Materials
  • Department of Materials Science and Engineering
  • Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering
  • Graphene
  • Human Machine Interface
  • MSE
  • MXene
  • Pressure
  • Soo-Hyun Kim
  • Soon-Yong Kwon
  • Temperature
  • Wearable Sensors

더보기

UNIST Insight

star

UNISTAR Voices 
Shaping Futures, 
Inspiring the 
World

더보기

Life at UNIST

star

더보기