유기 태양전지 효율 높이는 복합 나노입자 수송층 개발

기존 비대칭 이치환 피리딘 화합물 합성의 낮은 수율, 긴 반응 시간, 고온 문제를 해결합니다. 본 기술은 화학선택적 스즈키-미야우라 커플링 반응을 이용, 피리딘 C2 위치의 설포닐옥시기를 보호하고 다른 브롬기에 우선적으로 반응을 유도합니다. 이를 통해 상온에서 단시간에 80% 이상의 높은 수득률과 탁월한 위치 선택도로 다양한 비대칭 이치환 피리딘 화합물을 합성할 수 있습니다. 의약품, 농약 등 생리활성 물질 개발에 필수적인 고효율 합성 경로를 제공하며, MPBI, Etoricoxib 같은 물질의 생산성을 획기적으로 개선합니다.

기존 일괄 화학 공정의 한계를 넘어, 설포닐 또는 설파모일 트라이아졸계 화합물의 고효율 합성이 필요했습니다. 본 기술은 로듐 촉매 기반의 아자바이닐 카벤 전구체 반응을 연속 흐름 마이크로플로우 반응기에서 수행합니다. 짧은 확산 경로로 반응물 혼합을 최적화하고, 넓은 표면적으로 정밀한 온도 제어가 가능하며, 마이크로 튜브로 체류 시간을 정확히 조절합니다. 40~70℃에서 1~30분 내에 90% 이상의 높은 수율로 화합물을 빠르게 합성합니다. 이는 친환경적이며 자동화 및 재현성이 뛰어나 다양한 트라이아졸계 화합물의 대량 생산과 상용화에 크게 기여할 것입니다.

기존 실리콘 태양전지는 높은 제조 비용과 자원 제약 문제를 가지고 있습니다. 이를 해결하기 위한 유기 태양전지는 유연성 및 저비용 생산이 가능하지만, 기존 구조는 효율 저하의 단점이 있었습니다. 본 기술은 금속 산화물 나노입자 표면에 카테콜 리간드를 배위결합시킨 복합 나노입자 기술을 제안합니다. 이 복합 나노입자는 나노입자 크기 증가를 방지하고 용매 분산성이 우수하여, 유기 태양전지의 전자 수송층 또는 정공 수송층으로 활용됩니다. 고온 공정 없이 저온에서 제조 가능하여 유기 광활성층 손상 없이 태양전지의 전류-전압 특성, 외부 양자 효율 및 광 안정성을 크게 향상시켜 전체적인 효율을 높일 수 있습니다.

기존 일괄 화학 공정은 화합물 종류에 따른 조건 설정 및 마이크로반응기 설계에 어려움이 있었습니다. 본 기술은 Cu 및 Rh 촉매를 이용한 2단계 연속 흐름 마이크로플로우 반응기 시스템을 통해 cis-다이아미노 에논계 화합물을 효과적으로 제조합니다. 마이크로 튜브 및 채널을 활용하여 반응물의 효과적인 혼합, 정밀한 온도 제어, 정확한 체류 시간 조절이 가능합니다. 이를 통해 80% 이상의 높은 수율로 목표 화합물을 빠른 시간 내에 합성할 수 있으며, 친환경적이고 자동화 및 대량 생산에서도 뛰어난 재현성을 제공합니다.

기존 피리돈 화합물 합성법은 입체 효과를 고려하지 않아 비대칭 이치환 피리돈 제조에 한계가 있었습니다. 본 기술은 입체 장애 효과를 활용한 위치선택적 스즈키 커플링 반응으로 이 문제를 해결합니다. 3,5-디브로모-2-하이드록시피리딘 시작 물질에 보호기를 도입하고, 두 단계 스즈키 커플링 및 탈실릴화 반응을 거쳐 5번과 3번 탄소에 다른 치환기를 고수율로 선택적 도입합니다. 이는 항간질성 치료제 페람파넬 등 생리활성 의약품 개발에 효과적으로 기여할 수 있습니다.

기존 밀리논 합성법의 가혹한 조건을 개선하고, 약물 자체의 부작용 문제를 해결하기 위한 밀리논 유도체의 제조 방법입니다. 본 기술은 연속 흐름 공정을 활용하여 유기리튬 시약을 최적화함으로써, 온화한 조건에서 중간 생성물의 수득률을 90% 이상으로 높였습니다. 이후 위치선택적 스즈키-미아우라 커플링 반응을 통해 최종 밀리논 유도체를 65% 이상의 고수율로 합성합니다. 이를 통해 고품질의 밀리논 유도체를 효율적으로 생산할 수 있어, 급성 비대상성 심부전 치료제 개발 및 생산에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

반도체 공정 폐수에는 질소, 인, 불소 등 유해 물질이 고농도로 포함되어 기존 처리 방식들은 경제성이나 효율성 측면에서 한계가 있었습니다. 본 기술은 바덴포 공정과 그래핀 산화물 기반 세라믹 나노 멤브레인 여과를 통합하여 이러한 문제를 해결합니다. 그래핀 산화물 코팅 나노 멤브레인은 미세 기공과 강한 음전하로 암모늄, 불소 이온 등 1가 이온성 물질을 효과적으로 제거합니다. 이를 통해 별도의 약품이나 탄소원 주입 없이 경제적이면서도 효율적인 질소 및 불소 제거가 가능하며, 폐수 처리 시스템의 성능과 비용 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

기존 암리논 합성법은 복잡한 다단계 공정, 고온 반응 조건, 위험한 수소 가스 사용 등으로 인해 심각한 합병증을 유발할 수 있는 한계가 있었습니다. 본 기술은 위치선택적 스즈키 커플링 반응을 활용하여 암리논 유도체를 안전하고 효율적으로 제조하는 방법을 제안합니다. 화학식 1 화합물과 피리디닐 보론산의 스즈키 커플링 반응 후, 중간 생성물을 화학식 2 화합물과 반응시키는 방식으로, 종래 대비 축소된 합성 단계와 온화한 산처리 조건으로 탈보호기 반응을 수행합니다. 이를 통해 위험한 수소 가스 없이 고수율(60% 이상)로 암리논 유도체를 얻을 수 있으며, 급성 심부전 치료제 개발 및 생산의 안전성과 효율성을 크게 향상할 수 있습니다.

유방암은 조기 진단이 환자 생존율에 결정적인 영향을 미치지만, 기존 진단법은 초기 병변 검출에 한계가 있었습니다. 본 기술은 혈액 내 알파-1 산성 당단백질(AGP)의 N-당화 변화가 초기 유방암의 핵심 바이오마커임을 규명하였습니다. 렉틴을 활용하여 AGP의 푸코실화, 만노실화, 시알릴화 등 N-당화 수준을 정밀하게 검출하며, 특히 유방암 1기 환자의 혈청에서 이 당화 수준이 현저히 감소함을 확인했습니다. 이를 통해 양성 유방종이나 다른 병기의 유방암과 명확히 구별하여 초기 유방암을 높은 민감도와 특이도로 진단할 수 있습니다. 이 기술은 유방암 조기 진단의 정확도를 획기적으로 높여, 환자의 치료 성공률 향상과 사망률 감소에 크게 기여할 것입니다. 진단 키트 및 정보 제공 방법으로 개발되어 상용화가 기대됩니다.

주사 투여로 인한 환자 고통과 인슐린의 낮은 점막 투과 문제는 당뇨 치료의 큰 과제였습니다. 본 기술은 변이체 TCTP-PTD를 인슐린과 혼합하여 비침습적 점막 전달을 가능하게 합니다. 특정 TCTP-PTD 펩타이드 서열(서열번호 3, 8, 13)이 인슐린의 점막 투과율을 크게 높이며, 이는 비강 투여 시에도 피하주사와 유사한 혈당 강하 효과를 보였습니다. 점막 손상 없이 안전하게 인슐린 생체이용률을 향상시켜 환자의 치료 편의성과 삶의 질을 높일 수 있습니다.

기존 리튬 이차전지의 흑연 음극재는 용량 한계와 실리콘 음극재의 큰 충방전 부피 변화 문제를 가지고 있습니다. 본 기술은 실리카 함유 콜로이드에 산화그래핀을 첨가하여 분말화한 뒤, 마그네시오써믹 반응으로 실리카를 실리콘으로, 산화그래핀을 그래핀으로 동시에 환원시켜 실리콘-그래핀 복합 나노물질을 제조합니다. 이 방법은 자연에 풍부한 실리카를 원료로 사용하여 경제적이며, 제조된 나노물질은 부피 변화를 최소화하고 높은 전기 전도도, 용량, 안정성을 갖는 전극을 형성할 수 있습니다. 리튬 이온 전지 및 다양한 차세대 전지의 고성능 음극재로 활용되어 배터리 성능 향상에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

기존 하나의 웨어러블 기기가 가진 운동 자세 교정의 한계를 극복하기 위해, 복수의 웨어러블 기기를 신체 여러 부위에 부착하여 움직임 정보를 통합적으로 수집하는 기술입니다. BLE 통신을 통해 실시간으로 가속도와 각도 데이터를 수신하고, 이를 사전에 저장된 올바른 자세 정보와 비교 분석하여 사용자의 운동 자세를 정밀하게 판단합니다. 이 시스템은 줄넘기, 스쿼트, 런지 등 다양한 운동에 대한 정확한 자세 교정 피드백을 제공하여, 운동 효과를 극대화하고 부상 위험을 줄이는 데 기여합니다. 또한 다중 사용자의 동시 모니터링도 가능하여 스마트 피트니스 경험을 향상시킵니다.