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2019-07 03

[学术][优秀R&D] 李赞吉教授,利用IoT技术开发水道远程检针天线

物联网(IoT)是人、事物、数据等与互联网连接起来,收集及利用信息的超连接技术。不仅在便携式设备,在自来水、防灾、交通、煤气等公共服务设施上也可以找到IoT技术。ERICA校区电子工学部的李赞吉教授和崔在勋融合电子工学部教授正在开发利用IoT的低电力广域通信技术(LPWA,Low-Power Wide-Area),水道远程检针天线。 ▲ 电子工学部教授李赞吉在对使用物联网(IoT)所需的低电力广域技术(LPWA,Low-Power Wide-Area)进行说明。 李教授正在开发韩国型低电力广域天线。国外已有公共网用物联网(NB-IoT),劳拉(LORA,Long Range),SigFox,Wi-Sun等。李教授正在开发的通信天线将以较少的电力和费用连接大规模终端机。正在制作的远程检针天线与以往电波以苹果形状传播的现有天线不同,以圆锥形状传播,能够远程检测更多的水道。该天线不仅可以收集各水表位置、时间、温度、湿度、压力等重要信息,还可以掌握是否发生故障。李教授说:“低电广域天线与在地面建立天线的现有方式不同,将天线安装在水表覆盖的下端——地下。不会破坏城市的美观,天线破损的危险也会减少。” ▲ 电子工学部教授李赞吉在开发的地点离广域天线安装在水表覆盖的下端。不会破坏城市的美观,天线破损的危险也会减少。 (李赞吉教授提供) 此次研究从今年4月开始,是为期一年的项目。李教授所在的数字通信系统研究室(Digital Communication Systems Lab.)将重点研究IoT技术和Sub-metre级(分辨率在1米以下)精密度的实时定位系统(RTLS,Real-Time Location System)实现技术。 ▲ 电子工学部李赞吉教授在数字通信系统研究室(Digital Communication Systems Lab.)重点研究使用IoT技术和实时定位系统(RTLS,Real-Time Location System)的技术。 IoT技术正在改变产业结构。对人们的生活和工作产生重大影响。李教授表示,今后还将从事IoT技术开发和实用的研究。最后,李教授表示:“希望现在正在研究的天线能够提高性能,即使与外国低电广域技术竞争也不会落后,能够出口到国外。” 文 / 玉柳静记者 halo1003@hanyang.ac.kr 图 / 李贤善记者 qserakr@hanyang.ac.kr 译 / 金玟周 global@hanyang.ac.kr

2019-07 03

[学术][本月研究者] 金泰昱教授,研究植物类固醇激素

即使什么都不做,你也会反复感到不安和厌烦。这就是更年期症状。更年期是人体的荷尔蒙均衡遭到破坏后出现的现象。不仅是人类,植物也是如此。特别是植物受激素的影响很大,据说严重时会死亡。我们来听听汉阳大学唯一的植物学家、自然科学学院生命科学系金泰昱教授的“植物荷尔蒙”的故事吧。 如果人体内产生荷尔蒙,细胞就会做出反应。这会引发生理上的反应。植物也是如此。金教授正在研究植物从激素到生理反应的细胞信号传导。“植物的生长和消化都受植物类固醇激素油菜素甾醇 (brassinosteroid, BR)的影响。我们研究了产生BR激素的过程及影响因素。” ▲ 生命科学系金泰昱教授解释了油菜素甾醇(BR)激素如何从表面受体影响位于细胞核内的转录因子。 BR激素与蛋白质相互作用。 首先,位于细胞表面的受体检测BR激素的进入。 BR激素将信号从细胞顶部的受体传递到底核上的转录因子 。金教授介绍说:“在追踪信号传导的过程中,我们发现了一种通过BR激素促进降解的新因子。即在最底层(Plant U-Box)发挥作用的转录因子。” 金教授说:“对BR激素的研究现在已经进入收尾阶段。今后将研究植物保卫细胞打开和关闭时产生的孔——气孔,以便在消除微尘方面发挥出色的植物开发研究。”他补充说:“我在荷尔蒙对基因产生影响的过程中,可以找到研究植物的纯粹科学的乐趣。我也希望学生们今后能对纯粹科学表现出极大的兴趣。” ▲ 金泰昱教授(前排中间)谈到未来的研究方向时说:“我想开发出去除细尘的优质植物。” 文 / 金佳恩记者 kate981212@hanyang.ac.kr 图 / 金珠恩记者 coram0deo@hanyang.ac.kr 译 / 金玟周 global@hanyang.ac.kr

2019-06 25

[学术][本月研究者] 洪承镐教授,利用网络物理开发制造系统

工厂为了生产产品,24小时不间断运转。高科技信息通讯技术的发展引发了革命性的变化,对整个社会产生了深远的影响。因此更高层次的产业制造过程和管理系统已经变得十分必要。电子工学部教授洪承镐为有效地运营工厂,正在研究新的产业制造技术。洪教授谈到了与第四次产业革命相匹配的工程系统的必要性,并对正在开发的网络物理系统(CPS, Cyber Physical System)进行了说明。 近年来,随着快速变化的市场条件下的客户需求持续增长,生产趋势正转向大规模定制。学术界和产业界需要苦思应对产品多样性和快速生产变化的有效解决方案。目前,大部分机械和系统已实现自动化,但与此同时,生产系统更加复杂,出现了必须正确处理的问题。 ▲ 电子工学部洪承镐教授 “A data mining-driven incentive-based demand response scheme for a virtual power plant”论文刊载于IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气电子工程师学会)SCI期刊《Transactions on Industry Applications and Industry Applications Magazine》上。洪教授目前是国际标准化组织(IEC)的韩国代表。 洪教授研究的网络物理系统(以下简称CPS)可以解决这些问题,从而实现更高效的生产过程。通过计算机内的信息,将物理事物以同样的虚拟模型体现出来,制造“数码双子”。(数字双子星)。运动间距和行动反击等都是同一机器自己沟通,工厂的工作进行得很顺利。利用CPS不仅可以识别和处理厂内复杂的生产信息,还可以与外部CPS连接进行连贯性较低的数据交换。 ▲ 为证明数码双子(数码双子星)构成物之间可以交换数据而制作的基调系统。(洪承镐教授提供) CPS的开发将大大提高生产效率及能源效率。在运行阶段,械主动控制和记录资产运用数据(温度、速度、振动等),诊断系统,保持稳定状态。系统设计者和工程师可以轻松完成监督和问题状态的解决,从而加快进程的速度。此外,保存的过去数据可用于维持管理负责人跟踪和分析故障。 为此,首先必须进行机械数据的标准化工作。从采用机器的普通话到信息表达技术和传递技术的标准化,需要很长的时间。此外,该机还必须搭载人工智能和附加系统。 “迄今为止,工厂已经完成了自动化,预计到2035年将完成完整的智能制造系统。”在韩国实际运营的预计时间是2045年。洪教授补充说:“如果CPS技术完成,像第四次产业革命一样,智能制造系统也会发生新的技术革命。” ▲ 洪承镐教授最后表示:“希望很多学生能够超越基本的想象,希望他们能积极创造,实现梦想。” 文 / 金敏智记者 melon852@hanyang.ac.kr 图 / 李贤善 qserakr@hanyang.ac.kr 译 / 金玟周 global@hanyang.ac.kr

2019-06 14

[学术][优秀R&D] 张峻赫教授,利用人工智能的语音识别技术带头进行产学合作

电影《钢铁侠》中的人工智能(AI)秘书贾维斯从托尼斯塔克(Iron Stark)的日程管理到宅邸管理,甚至战斗都由他辅助。通过语音识别可以控制智能手机、汽车,甚至房子。融合电子工学部教授张峻赫从三星的Bixby,到现代汽车的语音识别系统,站在了贾维斯商用化的最前线。让我们一起了解一下张教授带领的声学语音信号处理研究室(Acoustics speech audio signal processing lab,以下为ASAP Lab)描绘的人工智能的未来。 ASAP Lab正在进行包括语音识别技术在内的语音信号处理和生物信号处理的研究。语音识别是一种从口语中学习特征,并将其内容转换成文本的技术。张教授称计算机和机器人对人的声音的认识领域具有挑战性:“在AI发展之前,语音识别技术不像现在这样具有卓越的性能。通过现有的语音识别技术与AI结合之后,对智能手机、汽车、机器人方面产生了具有爆发性的影响力。” ▲ 由融合电子工学部张峻赫教授领导的声学语音信息处理研究室(ASAP Lab)正在开发以AI为基础的语音识别系统,目标用于智能手机、汽车和机器人。 张教授领导的ASAP Lab正致力于商用化研究。纵横于智能手机、汽车和机器人产业体。ASAP Lab共同开发了三星的“Bixby”、现代汽车的“AI Car Doctor”和“语音识别引擎”、LG的“Q Voice”、仁川机场导航机器人"Cloe"的发动机等。张教授说:“在开发现代汽车AI Car Doctor时,以数据库、深度学习(deep leearning)、应用为基础进行了研究。”人工智能Car Doctor是通过噪音判断车辆是否发生故障并诊断故障部位的技术。 首先,我建立了一个声音数据库可以逐个打破汽车的各个部分。Deep Learning必须有充足的数据。张教授运用数学方法和信号处理方法,补充了不足的数据。将各种可能情况数量设想为概率模型,生成跟随概率数据的新数据,并通过计算机模拟,制作出各种环境下的声音数据。ASAP Lab的研究使诊断故障部位的正确率从8.6%上升到了87.6% ▲ 张峻赫教授表示:“以数据基础构筑、深度学习(deep learning)和应用为基础的3阶段研究,开发出了语音识别基本技术。”(张俊和教授提供) 张教授想通过语音识别研究实现的梦想是什么?张教授称“我梦想着未来可以用声音自然地控制所有机器。在家里,我们会继续研究通过智能手机或AI音箱控制冰箱、空调、电视机、开车时用命令启动雨刷、收音机和导航系统。在开发无人驾驶汽车的时候,我们将通过司机的声音就能知道目的地的天气和交通信息。” ▲ 张峻赫教授表示:“我梦想着用声音控制家里冰箱、空调、电视和汽车的主要功能。今后将继续研究,让语音识别自然而然地融入到生活中。” 文/ 金佳恩记者 kate981212@hanyang.ac,kr 图/ 金珠恩记者 coramOdeo@hanyang.ac.kr 译/ 金玟周 global@hanyang.ac.kr

2019-06 07

[教师][本月研究者]宋泰燮教授,研发出新型金属-准金属催化材料

氢气作为未来产业中的重要清洁能源而备受瞩目,韩国政府今年1月公布了《激活氢能经济发展规划》,氢能经济受到各界越来越多的关注。为促进氢能经济的活性化发展,需要降低氢的生产单价。汉阳大学能源工学系宋泰燮教授研发出一种具有高效率、低成本、耐用性强的催化剂材料。 “水电解技术”概括地说是将水电解生成氢和氧的技术,这一过程需要“催化”。因此以“过渡金属”为基础的金属-准金属(Metal-Metalloid) 作为催化材料的研发,呈现蓬勃发展之势。其中,包括三种、四种元素在内的金属-准金属材料的研发,也在通过利用过渡金属的多阶电子特性进行着多样化的尝试。 利用现有技术合成稳定的化合物存在一定的局限性。因为单一使用“过渡金属”为基础的金属-准金属材料进行实验,受金属元素的溶解现象等影响,导致其在电解液内的状态不稳定。能源工学系宋泰燮教授利用 “原子层沉积(ALD, Atomic layer deposition)” 技术解决了这一问题。“我们成功合成了掺钒钴镍硼化物(VCNB, Vanadium-doped cobalt nickel boride), 它含有三种元素的空结构金属-准金属材料与化学性质稳定的包含四种元素的材料” ▲通过原子层沉积(VCNB, Vanadium-doped cobalt nickel boride)技术合成出来的产品(宋泰燮教授提供) 该研究项目由国内外优秀研究组共同进行。宋泰燮教授介绍:“ 汉阳大学、韩国生产技术研究院以及首尔女子大学的教授们负责催化剂材料的合成和对精密电气化特性进行分析工作,韩国科学技术研究院(KIST)和德国科隆大学主要负责模拟实验等工作。” ▲宋教授的论文《Electronically Double-Layered Metal Boride Hollow as an Excellent and Robust Water Oxidation Electrocatalysts》从理论研究开始,用1年6个月的时间完成了相关分析和证明。该篇论文被登载在能源领域世界知名学术杂志《Advanced Energy Materials》上。 宋泰燮教授开发的催化技术不仅在电解液内状态稳定,而且效率更高、制造单价低廉,将为氢能产业的生态系统体系及活性化做出巨大贡献。宋教授表示:“为实现可持续利用的清洁能源广泛应用,将持续深入进行技术研究。作为新型清洁能源,与氢气生产相关的电解催化技术将成为引领未来能源产业的核心技术,我也将为使其达到世界一流水平而竭尽全力。” 本文翻译 / 苏伯伟

2019-05 21

[学术][本月研究者] 方镇浩教授,利用银纳米粒子驱动太阳能电池

ERICA校区科学技术融合学院化学分子工学系方镇浩教授通过纳米粒子发现了驱动太阳能电池的方法。方教授在2016年曾将金纳米粒子应用于太阳能电池上。但是,由于金属银比金更不稳定,而且电子寿命(excited state lifetime)更短,因此很难驱动太阳能电池。那么,方教授是如何用金属银来驱动太阳能电池的呢? ▲化学分子工学系方镇浩教授将光转换效率(即将太阳能转化为电能的效率)低而不被用作实验材料的金属银用于实验中,从而驱动太阳能电池。 方教授表示:“只要保护不稳定的银纳米粒子就可以。”并且,方教授提出了简单的解决方法,即控制pH(溶液浓度),使配 位体(ligand)绕着银纳米粒子旋转。这样会形成保护膜,进而提升银纳米粒子的稳定性。 ▲银纳米粒子的实现模式与性能比较图。(由韩国研究财团提供) ▲化学分子工学系方镇浩教授表示:“如果通过调节pH(溶液浓度)形成保护膜,即可以提高银纳米粒子的稳定性。” 方教授此次研究的意义在于,使用了原先光转换效率(即将太阳能转化为电能的效率)相对较低而不能应用于实验的金属材料银。利用新材料的研究是很有必要的。即使效率低,如果通过对不同材料进行研究的话,将会促进实验的进一步发展。并且,此前几乎没有利用银纳米粒子进行研究的事例。由于对工作原理,基本系统普遍不了解,因此相关基础研究具备一定必要性,方教授的研究组也成为了纳米粒子研究的领先者。包含以上研究成果的论文于4月3日,刊登在美国化学学会发行的材料领域国际学术杂志《ACS Applied Materials&Interfaces》封面上。 ▲ 与化学分子工学系方镇浩教授共同参与研究的纳米传感器研究所穆罕默德·阿威斯(Awais)教授正在暗室里对太阳能电池的性能进行实验。 目前,研究还在进行中。现有的太阳能电池材料有很大毒性,如果用作室内照明对身体是非常有害的。虽然,金属金和银可以作为装饰品使用,对人体无害,但效率却很低,价格也相对较高。对此,方教授解释道:“通过研究可以实现提高效率,调节数量,降低价格的方法。他表示,希望未来的研究成果能够进入商用化阶段。虽然,目前大学进行的研究发展到商用化阶段的事例很少,但即使过程艰难,只要是对人体无害而有益的技术,我们都将会努力研究扩展使用范围。” 文字/玉宥静记者 halo1003@hanyang.ac.kr 图片/李炫善记者 qserakr@hanyang.ac.kr 译/ May global@hanyang.ac.kr

2019-05 17

[学术][优秀R&D] 金善禹教授,5G核心原始技术与无人移动体融合技术开发

韩国成为在世界上首次将5G技术商用化的国家。 (点击连接相应新闻-[读新闻的教授]世界上一个5G商用化) 按照专家所言,5G时代的研究已经持续十余年。工科学院融合电子工学部金善禹教授,于2017年6月成立了5G/无人移动体融合技术研究中心,并为开发核心原始技术不断投入研究。 研究从2017年开始进行,如今已是第3年。通过应用数学为基础的研究,开发出真正实现这一目标的软件与硬件。如果想要达到具备世界级竞争力和高水平的程序设计实力,预计最少需要6年的时间。金教授表示:“不仅需要积累坚实的基础,目前还在与全世界各地有能力的研究人员共同进行研究。” ▲融合电子工学部金善禹教授带领的汉阳大学5G无人移动体融合技术研究中心部分宣传视频。 研究中心的目标是研发无人移动体技术。(金善禹教授提供) 金善禹教授进行研究的5G/无人移动体融合技术研究中心 (点击连接相应新闻-利用5G技术的研究成果展示)由来自汉阳大学、首尔大学、亚洲大学等的十名教授组成。与此同时,与SK电信、雷诺三星汽车以及多数中小企业正在进行产学合作。无人移动体包括无人驾驶汽车、智能城市、物联网(IoT) 、无人机等。金教授预计,所有这些都将基于5G技术的研发和使用。 ▲融合电子工学部金善禹教授的研究方向大致分为四类,即原始技术、技术转让、人力培养、产业合作。 其中,最为突出的研究有5G物理阶层、网络阶层的核心原始技术、无人移动体控制与认知技术、5G融合服务开发等。(金善禹教授提供) 本次研究涉及5G技术。在过去,通信技术只用于人与人之间的对话或者数据传送,但今后将扩大到事物间的通信。因此,此次核心技术将成为备受瞩目的多种无人移动体的研发基础,如无人驾驶汽车、IoT技术、无人机等。研发5G和无人移动体原始技术,以及培养相关研究人员,在国家发展层面来说也具有重要意义。汉阳大学能够拥有这样的研究中心,对于提高大学的综合实力也起到了很大的作用。 融合电子工学部金善禹教授表示:“今后将继续致力于培养5G、6G等适应快速变化的通信领域的优秀人才。”金教授还补充道:“我们的目标是在快速进行的激烈竞争中,维持最高水平的研究开发基金,为了学生们差别化的研究项目,我们正在不断地努力”。 文/郑敏珠记者 audentia1003@hanyang.ac.kr 译/May global@hanyang.ac.kr

2019-05 07

[学术][本月研究者]林钟宇教授(计算机软件学部)

想要在机场寻找可疑的人,仅通过人的眼睛来确认仁川国际机场那一万个闭路电视(CCTV),则需要相当长的时间。此时则可以利用CNN(Convolution Neural Network)技术。CNN选拔形象的特征,组成“层(Layer)”,从视频中找出人或事物的位置。计算机软件学部的林钟宇教授为了提高寻找物体的位置的准确性,开发出了自动调节重要度较高的层级加权值的算法。林教授在现有物体追踪技术中提高准确性的《Hedging Deep Features for Visual Tracking》研究,登刊于国际电气电子工学会(IEEE)发行的为模式识别以及人工智能领域最高权威学术刊物的《IEEE TPAMI(Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence)》。 CNN与大脑判断物体的过程非常相似。正如我们观察物体的特征并与本身了解的形象进行比较一样。 但是在电脑上,为了将相关图片和现有图片进行比较,使用了层(Layer)和标签(Label)。把图像输入CNN,正确地将该图像按标签分类。将图像以像素为单位进行分类时,以数值的分布为基础选出输入的特征,并以此为基础区分物体。林教授的研究不仅判断该物体,而且追踪该物体在影像中的位置。为了正确追踪物体在影像中的位置,由于需要关于物体种类和意义的信息和位置的信息,必须与在不同层的信息进行融合。 ▲ 计算机软件学部的林钟宇教授开发出了通过提高重要度较高的层级的加权值,提高物体位置准确性的“Hedging算法” 林教授建议,将通过提高重要度较高的层加权值而提高位置准确性的Hedging应用于与多层信息进行融合。此前,输入新框架后,CNN各层会利用相关过滤器(Correlation filter),以相应层的特点推断其位置。如果将林教授的算法应用于研究,则可以通过记住迄今位置各层的结果,在目前框架中选择有效的层级并自动进行调节各层加重值。另外,针对物体大小变化的情况,还追加了规模搜索阶段(Scale searchstep)。 林教授在与哈尔滨工业大学研究组和加利福尼亚大学(The University of California, Merced)的Ming-hsuan Yang博士寻找在Deep learning中学习的将视觉特征利用于追踪物体的方法的过程中开始了此次研究。本研究为扩张2016年林教授发表的 Hedged deep tracking的结果。 如果说以前采用的是将各层获得的位置信息以简单的方式融合的方法,那么近年则采用了对冲方法,有选择地融合各层的特点。 ▲ 林教授的 Hedging Deep Features for Visual Tracking 研究登刊于国际电气电子工学会(IEEE)发行的《IEEE TPAMI(Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence)》中 林教授表示:“利用深度跟踪方法追踪物体的领域中,将扩大单一物体追踪方法,对多种物体追踪进行研究。将积极进行人工智能及其相关领域的计算机规划、数据挖掘等研究。“并接着说道,”另外,还于研究室的学生一起进行可以用于自动驾驶、AR/VR机器人等的影像基础三维复原和姿势推定的duo中研究。希望学生们能够学习最新专业知识,培养自己的能力。” 文 / 金佳恩记者 kate981212@hanyang.ac.kr 图 / 金珠恩记者 coramOdeo@hanyang.ac.kr 译 / 金玟周记者 global@hanyang.ac.kr

2019-04 23

[学术][优秀R&D] 朴玩濬教授,入选BK21 PLUS项目

经过政府的严格选拔,融合电子工学部朴玩濬教授率领的“融合IT基础未来价值创造人才培养事业团”入选BK21 PLUS项目。该事业团的目标是构筑最优秀的研究生院及培养最优秀的研究生。面对21世纪的到来,政府开始了BK21 PLUS项目,BK即"Brain Korea",顾名思义,该项目的目标为在研究生院内培养实现创造经济的硕士、博士级创意人才。今年BK21 PLUS项目迈入第七年,该项目每年向汉阳大学首尔校区和ERICA校区内的25个学科,支援超过100亿韩元的项目事业费,融合电子工学部朴玩濬教授的事业也随之稳步成长。 BK21 PLUS项目旨在培养高等人才。工作的类型大致可分为三种。 第一"全球人才培养型"以高科技融合领域为主,通过加强研究生国际合作等方式培养具有国际先进水平的人才。第二"专业化专业人才培养型"是培养高级实务型专业人才。第三"以未来为基础的创新人才培养型"将培养不同学科的创新未来核心人才。朴玩濬教授的"融合IT基础未来价值创造人才培养事业团"属于未来基础创意人才培养型。 教育部2013年在科学技术领域选出汉阳大学、首尔大学、KAIST、POSTECH、高丽大学、庆熙大学、成均馆大学、延世大学等9个事业团。其中,由融合电子工学部朴玩濬教授率领的事业团在2015年的中期评价中名列前茅。朴教授在"BK21 PLUS项目"之前进行的6年"BK21项目"中,"需求指向型信息技术专门人才培养事业团"在信息技术领域的12个事业团中排名第一。 ▲ 融合电子工学部朴玩濬教授说:“在BK21 PLUS项目之前,过去6年间进行的'以需求为导向的信息技术专门人才培养事业团'中,我们在教授人均开发技术企业转移金额、论文、政府研究费订单、专利、企业研究费订单等共5项评比中保持在最上位圈。” 政府根据项目团的特点和战略安排相当规模的预算。因此,研究生的整体优秀业绩是必须的。融合IT的未来价值创造人才培养事业团从2016年开始的2年间,在与竞争大学的绩效考核中排名第4位。在2013年至2016年的评估中,在"教授人均专利注册"和"教授人均企业研究费"项目类别中一直名列前茅。项目组以"培养最佳人才的最佳师资队伍"为名,开办了本科生与师资数比为"17:1",及35个研究室,为学生的研究工作提供大力支持。 以融合IT为基础的未来价值创造人才培养事业团的重点研究领域为"绿色/融合IT数码整合"。融合电子工学部旨在实施具有针对性、指向性的课程,故将其纳入教育课程中。朴玩濬教授说,“我们以电子、通信、计算机工程理论和技术为基础,根据融合领域的需要,实行务实的教学课程,并与国外先进大学的教学课程进行比较和评价,结合现场要求的高科技趋势。” ▲ 隶属于"创造未来价值未来融合IT基础人才培养事业团"的研究生们的研究及学会活动,以"绿色/Fusion IT数字整合"为基础进行。 (汉阳大学融合电子工学部提供) 融合电子工学系朴玩濬教授的事业将于明年6月结束。基于融合IT的未来价值创造人才培养事业团为了再次入BK21后续事业而忙碌。政府工作以研究生成功走向社会为目标。朴教授表示:"我们的目标只是为了研究生的成长。为了培养人才,今后也会继续给予支持。" 文/ 郑敏珠 记者 audentia1003@hanyang.ac.kr 图/ 李贤善 记者 qserakr@hanyang.ac.kr 译/ 金玟周 global@hanyang.ac.kr

2019-04 11

[学术][本月研究者] 城明茂教授(化学专业)

用于我们身边的电子产品大部分使用的是无机半导体。少数情况也会使用有机半导体制造电子产品,但相比无机半导体,有机半导体的电解流动速度迟钝很多,因而很少单独投入使用。化学专业城明茂教授通过其开发的名为“PCDTPT”的单晶体高分子纳米金属丝,将现有有机半导体的电解速度提高到原来的10倍以上。也就是说,为有机半导体赋予了相当于无机物的导电性。在未来非常有可能用有机半导体代替现有的无机半导体,从而大大推进产业革新的进程。 早在1997年就发现了有机半导体具备导电性的特点。此后,利用有机半导体制造电子产品的革新性尝试持续不断。随着反复尝试,获得阶段性实验成功的“智能手表”、“三星OLED”产品等被称为“柔性显示器(Flexible display)”的有机半导体电子产品开始在市场上出现。随着由有机物质制成的产品陆续出现,逐渐证明了有机半导体的实用性。但是,如果只生产与无机半导体相比电解速度较低的有机半导体产品,则会导致其产品的运行速度缓慢,而且安全性也得不到保障,因而各种问题也随之出现。因为电解速度直接决定产品的运行速度,所以这一领域的提升就变得十分重要。因此,至今大部分使用的是有机和无机半导体相配合的产品。 ▲ 化学学系城明茂教授表示:“为了促进有机半导体产业的发展活力,应该制造导电速度更高、更安全的有机半导体。” 据悉,在此之前的有机半导体由于性能和稳定性较差,大范围应用受到很多限制。城教授用10年时间开发出的“PCDTPT”单晶体纳米丝有望彻底改变这一格局。“PCDTPT”单晶纳米丝是单晶高分子纳米丝,具有轻便稳定、性能优越的特点,而且可以在广阔的领域用较低廉的成本轻松实现生产。在廉价的大型电子产品领域也很有可能得到应用。另外,单晶体PCDTPT纳米丝与小型分子有机半导体相比,在大气条件下也表现出良好的环境稳定性。 城教授将有机半导体的最大缺点——“电荷流速”提高到原来的10倍以上。例如在开发前是10个左右的“mobility”(电子的移动速度),而如今可以达到接近100的“mobility”记录。虽然此前一直被告知还未具备如此高的传输速度,但是城教授还是解决了这个问题。能够将传输速度提高10倍以上的原因在于“PCDTPT”纳米丝独特的分子结构。普通的有机半导体纳米丝的分子板并排排列在一起,电荷沿着排列的方向移动。但“PCDTPT”的纳米丝与之不同,电荷会以90度不同的方向移动,因此能够颠覆性地实现更高性能。 ▲ (a) PCDTPT(单晶纳米丝)的生产过程. (b)生产完成的样子 . 最后一张图片可以看到一根根单晶纳米丝的样子. (论文名: Single-Crystal Poly[4-(4,4-dihexadecyl-4H-cyclopenta[1,2-b:5,4b′]dithiophen-2-yl)-alt-[1,2,5]thiadiazolo[3,4‑c]pyridine] Nanowires with Ultrahigh Mobility) ▲这张图片资料能够一目了然地看到单晶体传导速度的变化。(a)典型的纳米丝元件结构。展示了电极之间整齐排列的单晶纳米丝。(b)单晶PCDTPT 纳米丝的普通输出电流-输出电压(ID/VD)的输出曲线。(c)单晶PCDTPT 纳米丝的普通输出电流- 端口电压(ID/VG)的传输曲线(VD = -80 V)。 城教授补充到:“这是现今有机半导体中最优秀的传输性能”,“通过该技术,可以将所有显示器制造得更柔软。”同时还在进行为有机半导体加入喷墨技术的研究。如果将OLED生产成墨水喷墨,相比现在高价的固态设备,可以实现更低廉、更便携的移动显示器。城教授表示:“通过此次研究,离有机半导体的无限可能性更近了一步。” ▲ 长期默默无闻持续研究的城明茂教授表示:“我们的目标是通过柔性元件创造出有益全人类的产品。”

2019-03 07

[学术][本月研究者] 白恩沃教授(计算机软件学部)

韩国的早发性胃癌患者(40多岁或之前患胃癌的年轻人)约占全体胃癌患者的15%,居于世界前列。30~40岁年龄段中,与其他癌症患者相比,遗传因素对早发性胃癌患者的影响,远远大于环境因素。另外,由于癌细胞细微地散落在各处以“扩散型(diffuse type)”较多,因此较难发现,转移也很快。为了发现胃癌的发病原因,一般会进行遗传基因分析。为了更加精密的分类,则有必要对基因组和蛋白质组进行深入分析。计算机软件学部白恩沃教授目前正在进行对患者的基因组和蛋白质组的综合分析研究。 ▲ 全世界每年约有70万人以上死于胃癌。(世界卫生组织提供) 癌症发病原因的分析,包括遗传基因水平的分析和蛋白质水平的分析。如果说遗传因子是一种编码,那么该编码编译产生的物质就是蛋白质。蛋白质是能够解释细胞现象的核心因素。白恩沃教授认为,如果整合这两个水平的数据来分析,则会得到关于癌症更加准确的信息。 白恩沃教授综合范畴的组织细胞分析方法(Proteogenomics),可以通过完善两种分析得到的结果,来探索更深层次的原因。但是,由于目前国内外对蛋白质组的研究还处于初期阶段,相关软件严重不足。因此,白恩沃教授与美国国家保健院(NIH, National Institute of Health)下属的CPTAC(Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium)等其他海外研究者进行合作,研究蛋白质基因组的分析方法(Proteogenomics),并收集治疗癌症的算法。 ▲癌症组织细胞综合分析(蛋白质遗传基因组研究,Proteogenomics)的大概执行过程。通过募集年轻人员,分析其遗传基因和蛋白质组后,分析确认mRNA(从DNA中获得遗传信息,指导蛋白质合成的基因组)与蛋白质组的相关关系。(论文名称 :Proteogenomic characterization of human early-onset gastric cancer) 通常,组织细胞实验是从采集细胞组织开始。但如果组织细胞暴露在空气中,细胞内的蛋白质则容易产生变性。因此就要从医院手术室开始进行基础研究工作,需要对同一样本进行多次分析,在研究过程中面临诸多困难。白教授为了使研究变得顺利,目前与韩国科学技术研究院(KIST) 中有十多年蛋白质研究经验的生物学、化学、医学等多个领域的专家们一起进行合作研究。另外,为了研究成果的正确性,白教授在五年时间里,从80多名实际患者那里取得了癌症组织,并与正常组织进行了分析。 白教授表示,由于目前还处于基础研究阶段,很难主张研究的直接实用性。但从获得胃癌相关的各种数据结果来看,是具有很大意义的。白教授表示:“即使是同样的早期胃癌患者,由于各自携带的遗传因子和蛋白质组的差异,发病原因和治疗方法也将会不同”,“希望通过这项研究,最终为实现制定出四种类型以上的个人化癌症治疗方法的软件奠定基础。” ▲ 计算机软件学部白恩沃教授表示:“我们的目标是进一步促进蛋白质基因组学(Proteogenomics)领域的研究,利用更多的软件取得成果,并应用于日后的研究。” 白教授目前还在挑战胰腺癌领域的研究。期待通过蛋白质遗传基因组学的研究,确定包括早发性胃癌患者在内的多种癌症患者的精密差异,开辟一条全新治疗之路。她对学生们说:“不要局限于小数据,应培养综合性视野,进行有深度的研究”,“为了不被自己所从事的学问领域埋没,希望研究者们能够客观地进行观察,保持一个广泛学习的研究者姿态”。

2019-02 14

[学术]【优秀R&D】尹太鉉教授(化学系)

纳米技术作为在现有产业中可以革命性地提高产品性能的技术而备受关注。纳米材料和技术已经深入到我们的生活中,如半导体、汽车、化妆品、医疗、纺织等。但在最大限度地利用纳米技术优势的同时,仍然需要努力减少对人体的潜在有害性或过度投资等可能的缺点。为此,化学系尹太鉉教授参加了ACEnano国际协会,这是欧盟(EU)支援革新领域研究的“EU Horizon2020”项目之一,在此进行创新领域的研究。 为企业和消费者所必需的纳米安全性检验 近年来,纳米技术领域从纳米材料研制阶段转入商业化阶段。以之前的研究开发成果为基础,预计今后纳米产业将会急速膨胀。但是纳米材料的安全性检验及应对规制的专业性方面仍然不足。使用纳米技术的产品如果被废弃,所产生的负面影响将非常大,因此产品开发过程中,如果不考虑人体与环境将会发生各种事故。事实上,韩国国内曾发生过加湿器杀菌剂事故,日本也发生过类似汞中毒的化学物质引发的疾病。因此有必要对纳米技术开发进行事前检验及限制。 即使开发出优秀的产品,也要通过韩国和欧盟等国家法制化的各种安全规制才能在市场上销售,况且还有不少没有做好准备的技术。欧盟从去年开始已经对纳米物质进行安全性检验和监管注册,韩国也计划从2023年开始实行。根据日程安排,部分监管应对机制有望在可适用领域的两三年内实现普遍化。 化学系教授尹太鉉表示:“对一般中小企业来说,所有国家的技术开发相关规定都很严格,而且进行适当的应对也非常困难,”“为了在这方面提供帮助,我们正在进行研究开发与国际合作。” 与多数世界级装备企业参加的产学合作 尹教授参与的“ACEnano Toolbox”开发研究是根据消费者需求,提供测定分析、实验指南、相关数据、纳米材料及产品的注册、审批等相关的多种纳米安全性信息的专家系统。主要以英国伯明翰大学为中心,由奥地利、瑞士、德国等欧洲国家为中心构成,进行研究,韩国有汉阳大学和(株)TO21共同参与。 ACEnano协会不仅与学校和研究所,还与直接研究和开发纳米粒子分析设备,制造和销售了多个世界级装备的企业一起,开展真正的产学合作研究。 该项目开发的技术有助于国内外中小企业在产品开发阶段提前确认纳米材料的安全性。可以建立纳米物质的物理化学特性及细胞毒性数据库和基于这些数据组件的纳米安全性预测模型,提前对其稳定性做出反应。还可以预防对人体和环境可能产生的巨大负面影响。通过此举,不仅可以节省产品开发费用,还可以生产出高效、亲和环境的产品。从长远来看,我们期待建立专家机制,作为对欧盟新化学物质管理制度(EU REACH)和化学物质的注册及评价等相关法律(化评法)的对应战略。 本研究团队将以上述成果为基础,通过参与欧洲国际共同研究联盟“ACEnano及NanoSolveIT”,加强国际共同合作研究及系统开发力量。同时,还将在事业成果S2NANO(Safe & Sustainable Nanotechnology)门户网站(点击时移动)上提供从纳米材料物理化学特性测定到有害性预测全过程的实务教育,以及咨询服务等,使之成为达到国际水准的纳米安全性综合网站。从今年开始,此门户、网站已进行正式的试验运营。 化学系教授尹太鉉向进行研究的学生强调对新物质和技术的谨慎灵活的应对和开发。 以灵活的研究态势,迎接未来更大的纳米产业 尹教授补充道“为了我们的健康和环境保护,有必要对包括纳米物质在内的化学物质进行管理和限制”,“但这种限制不能基于不合理的根据或包括不必要的过程等,否则这会成为阻碍产业发展的因素,这是不可取的。”他说研究应通过合理且最低的限制,不仅有利于我们的健康和环境的保护,同时可以促进新技术的开发及产业发展。尹教授最后对学生们说:“新技术总是同时具有优点和潜在危险”,“建议大家朝着最大化地发挥优点和减少缺点的方向,寻找最优方式,进行灵活的研究。” 译/王燕 global@hanyang.ac.kr