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Exploring Direct Electrochemical Fischer–Tropsch Chemistry of C1–C7 Hydrocarbons via Perimeter Engineering of Au–SrTiO3 Catalyst
Advanced Energy Materials · 2024 Link ↗
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Laser-engineered Ag/Ag oxide interfaces for tunable CO2 reduction: Mechanistic insights from experiment and theory
Mater. Today Energy 2026. DOI ↗ 📊 인용 ↗
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은(Ag) 전극의 계면 공학은 전기화학적 이산화탄소 환원(CO2RR)의 활성과 선택성을 조절하는 효과적인 전략이다. 본 연구에서는 제어된 적외선(1064 nm) 레이저 처리로 Ag 및 산화 은(Ag/AgxO) 전극을 제조하고, KHCO3 전해질과 인산염 전해질에서 성능을 평가하였다. 레이저로 유도된 표면 재구성은 산화 상태, 결정학적 배향 및 계면 전자 특성을 변화시켜 전해질과 전위에 따른 생성물 분포의 변화를 일으켰다. KHCO3 전해질에서는 CO가 주생성물로 유지된 반면, 인산염 전해질에서는 레이저 처리 강도가 증가할수록 CO 선택성이 크게 향상되었다. 산화된 Ag 표면에서는 수소, 폼산염 및 C2+ 탄화수소 생성이 억제되었다. 생성물 선택성은 뚜렷한 전위 의존성을 보였다. CO와 C2+ 탄화수소는 중간 전위에서 최대값을 나타냈고, 폼산염 생성은 더 음의 전위에서 증가하였다. 장쇄 C2+ 탄화수소는 Fischer-Tropsch형 성장 경향을 따랐다. 전기화학 임피던스 분광법을 통해 전하 전달 속도론과 계면 정전용량의 변화를 확인하였다. 밀도 범함수 이론 계산에서는 COOH* 중간체를 거치는 CO 생성이 Ag(111)과 Ag2O(111)에서 유리한 반면, HCOO*를 거치는 폼산염 생성은 금속 Ag에서 더 유리한 것으로 나타났다. 이 결과는 Ag/산화 Ag 계면이 CO2RR 경로를 조절하는 방식을 규명한다.
※ 연구실에서 옮긴 비공식 번역입니다. 정확한 표현은 원문·DOI를 확인해 주세요.
원문 (English) ▾
Interface engineering of silver (Ag) electrodes provides an effective strategy to tune activity and selectivity in electrochemical CO2 reduction (CO2RR). Here, Ag and Ag oxide (Ag/AgxO) electrodes were prepared via controlled infrared (1064 nm) laser treatment and evaluated in KHCO3 and phosphate electrolytes. Laser-induced surface restructuring modified oxidation states, crystallographic orientations, and interfacial electronic properties, leading to electrolyte- and potential-dependent shifts in product distribution. In KHCO3 electrolyte, CO remained the dominant product, whereas phosphate electrolyte significantly enhanced CO selectivity with increasing laser treatment. Oxidized Ag surfaces suppressed hydrogen, formate, and C2+ hydrocarbons. Product selectivity showed clear potential dependence: CO and C2+ hydrocarbons peaked at moderate potentials, while formate formation increased at more negative potentials. Long-chain C2+ hydrocarbons followed a Fischer-Tropsch-like growth trend. Electrochemical impedance spectroscopy revealed changes in charge-transfer kinetics and interfacial capacitance. Density functional theory calculations indicate that CO formation via COOH intermediates is favored on Ag(111) and Ag2O(111), whereas formate formation via HCOO* is more favorable on metallic Ag. These results clarify how Ag/Ag oxide interfaces regulate CO2RR pathways.
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Integration and Implementation of Machine Learning & Artificial Intelligence in Surface‐Enhanced Raman Spectroscopy
Advanced Sensor Research 2026. DOI ↗ 📊 인용 ↗
📄 초록 ▾
표면증강 라만 분광법(SERS)은 분자 식별과 미량 검출에 널리 사용되는 분석 기법으로, 최소한의 시료 전처리, 높은 감도, 분자 지문 정보 및 정량 분석 능력을 제공한다. 그러나 SERS 측정에서는 크고 복잡한 스펙트럼 데이터세트가 생성되므로, 이를 해석하는 데 많은 시간이 들고 전문 지식이 필요하다. 인공지능(AI)과 기계학습(ML)을 결합하면 데이터 처리, 특징 추출 및 패턴 인식을 자동화할 수 있어 지능형 SERS 감지 플랫폼의 새로운 세대를 구현할 수 있다. 기존 총설이 주로 응용 분야별 AI/ML-SERS 사례를 나열한 것과 달리, 본 연구는 네 가지 기여를 중심으로 비판적으로 종합하였다. 첫째, SERS 데이터의 특성과 알고리즘 선택을 연결하는 작업 흐름 수준의 분류 체계를 제시하였다. 둘째, 약 40편의 대표 연구를 정량 메타분석하여 보고된 정확도의 분포, 데이터세트 크기와 보고 성능의 관계, 고전적 화학계량학에서 딥러닝으로의 시간적 변화를 분석하였다. 셋째, 기판 배치 효과, 기술 반복 측정치의 데이터 누출, 스펙트럼 수준과 시료 수준 분할의 차이, 외부 검증 코호트의 부재 등 AI/ML-SERS에 특유한 검증상의 함정을 별도로 평가하였다. 넷째, 향후 AI/ML-SERS 연구를 위한 실용적인 보고 점검표를 제안하였다. 이 총설은 단순한 사례 나열보다 방법론적 엄밀성을 앞세워 AI/ML을 도입하려는 SERS 연구자와 분광 감지 분야에 진입하는 ML 연구자 모두를 지원하고자 한다.
※ 연구실에서 옮긴 비공식 번역입니다. 정확한 표현은 원문·DOI를 확인해 주세요.
원문 (English) ▾
Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) is an analytical technique widely used for molecular identification and trace detection, offering minimal sample preparation, high sensitivity, molecular fingerprinting, and quantitative capability. However, SERS measurements generate large, complex spectral datasets whose interpretation is time-consuming and requires specialized expertise. The integration of artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) provides effective strategies for automated data processing, feature extraction, and pattern recognition, enabling a new generation of intelligent SERS sensing platforms. Unlike previous reviews, which have largely catalogued AI/ML-SERS applications by domain, this work provides a critical synthesis structured around four contributions: (i) a workflow-level taxonomy linking SERS data characteristics to algorithm selection; (ii) a quantitative meta-analysis of approximately 40 representative studies covering the distribution of reported accuracies, the relationship between dataset size and reported performance, and the temporal shift from classical chemometrics to deep learning; (iii) a dedicated assessment of validation pitfalls specific to AI/ML-SERS, including substrate batch effects, technical-replicate leakage, spectrum-level versus sample-level splitting, and the absence of external validation cohorts; and (iv) a practical reporting checklist for future AI/ML-SERS studies. By foregrounding methodological rigor rather than enumeration, the review aims to support both SERS practitioners adopting AI/ML and ML researchers entering spectroscopic sensing.
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Switching CO2 reduction pathways: Iron drives copper toward formate selectivity
Appl. Surf. Sci. 2026. DOI ↗ 📊 인용 ↗
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구리(Cu)에서의 전기화학적 이산화탄소 환원(CO2RR)은 일반적으로 매우 다양한 생성물을 만들기 때문에 원하는 화학물질을 선택적으로 얻기 어렵다. 본 연구에서는 미량의 철(Fe)을 Cu 전극에 도입하면 CO2RR 경로를 상별로 선택적으로 조절할 수 있음을 보였다. 액상에서는 Fe 도입이 폼산염 선택성을 크게 높이는 동시에 에탄올과 프로판올 같은 다른 액상 생성물의 형성을 억제하였다. 기상에서는 Fe가 C3+ 탄화수소 생성을 촉진하여 패러데이 효율을 높였고, 에틸렌과 같은 C2 화학종의 수율은 낮추었다. 구조 및 분광학적 특성 분석 결과, Fe는 결정면 재분포, 산화물 형성 및 국소 배위 변화 등을 통해 Cu 표면의 전자 구조와 형태를 재구성하는 것으로 나타났다. Fe 도핑을 통한 이러한 액상-기상 이중 선택성 제어는 CO2RR의 생성물 분포를 조절하고 지속 가능한 탄소 전환 촉매 전략을 발전시키기 위한 새로운 설계 원리를 제시한다.
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원문 (English) ▾
Electrochemical CO2 reduction (CO2RR) on copper (Cu) typically produces a broad spectrum of products, making it difficult to selectively generate desired chemicals. Here, we show that incorporating trace amounts of iron (Fe) into Cu electrodes enables a phase-selective modulation of CO2RR pathways. In the liquid phase, Fe incorporation significantly enhances formate selectivity, while concurrently suppressing the formation of other liquid products such as ethanol and propanol. In the gas phase, Fe promotes C3+ hydrocarbon formation, increasing their Faradaic efficiency while diminishing the yields of C2 species like ethylene. Structural and spectroscopic characterizations reveal that Fe induces electronic and morphological reconfiguration of the Cu surface, including facet redistribution, oxide formation, and local coordination changes. This dual-phase selectivity control via Fe doping offers a new design principle for tuning product distributions in CO2RR and advancing catalytic strategies for sustainable carbon conversion.