조민행

3. 연구 분야

조민행 연구 그룹은 비선형 광학 및 진동 분광학, 응축상 화학 및 생물학 시스템의 분자 동역학 시뮬레이션, 화학 반응의 양자 동역학, 생체 분자의 선형 및 비선형 키랄 광학 분광학, 고정밀 레이저 기술을 이용한 양자 분광학 및 영상, 단일 입자 추적을 위한 산란장 간섭 측정, 화학적 감응 분광학 및 영상, 표면 특이 분광학, 초고속 진동 미세 분광학 등 다양한 분야를 연구한다.^[1][2]

각 세부 연구 분야에 대한 자세한 내용은 하위 섹션을 참고하면 된다.

3. 1. 비선형 광학 및 진동 분광학

• 비선형 광학 분광학 이론: 조민행은 지난 30년 동안 광자 에코 및 간섭 다차원 분광학과 같은 비선형 사중파 혼합 분광학을 이론적으로 연구했다. 광자 에코 피크 이동(PEPS) 측정 방법을 통해 응축상에서 발색단의 광학 전이 주파수에서 동적 이질성과 PEPS 신호 간의 관계를 설명했다. 2009년에는 《2차원 광학 분광학》(CRC press)을 출판했다.^[1]

• 간섭 다차원 분광학: 조민행은 간섭 다차원 광학 또는 진동 분광학의 일반적인 이론적 틀을 개발하고 완성했으며, 이를 수용액 내의 단백질 및 핵산과 같은 여러 복잡한 시스템에 적용했다. 1990년대에 전자 및 진동 모드 간의 결합을 조사하기 위해 IR 및 가시광선 펄스를 동시에 사용하는 새로운 종류의 다차원 분광법을 이론적으로 제안했다(J. Chem. Phys. 109, 10559 (1998)).^[1]

• 키랄 광학 분광학: 2003년 조민행(J. Chem. Phys. 119, 7003-7016 (2003))은 2차원 키랄 광학 분광법이 분자 광학 활성 및 시간 진화에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있음을 이론적으로 보여주었다. 펄스 편광 상태를 정밀하게 제어하는 헤테로다인 검출 방법을 통해 용액 내 키랄 유기 화합물로부터 펨토초 진동 원형 이색성 신호를 측정할 수 있음을 보였다.^[1]

• 진동 용매변색성 이론 및 실험: 2003년 이후 조민행은 진동 용매변색성의 이론적 개발에 기여했다(J. Chem. Phys. 118, 3480 (2003)). 파울리 배제 반발, 편광 및 분산과 같은 다양한 분자간 상호 작용이 주파수 이동 및 변동에 다르게 기여하며 종종 쿨롱 상호 작용의 기여를 방해한다는 것을 보여주었다.^[1]

• 혼잡한 환경의 물, 침투 및 그래프 이론적 접근법: 조민행과 동료들은 시간 분해 IR 분광법과 수학적 그래프 이론을 사용하여 물 구조 및 동역학에 대한 이온의 영향을 조사하고 실험 결과를 MD 시뮬레이션과 비교했다. 카오트로픽 이온은 물 H-결합 네트워크와 밀접하게 얽힐 수 있는 큰 이온 네트워크를 형성하는 경향이 있는 반면, 코스모트로픽 이온은 초기 핵 생성 단계에서 결정과 같은 집합체를 형성하는 것을 선호한다는 것을 발견했다(Ann. Rev. Phys. Chem. 69, 5.1-5.25 (2018)).^[1]

• 염 용액 및 Li-이온 배터리에 대한 시간 분해 IR 분광법 및 MD 시뮬레이션 연구: IR 펌프-프로브, 2D-IR 및 MD 시뮬레이션 방법을 사용하여 거의 포화된 리튬 염을 포함하는 고점성 용액에서 Li-이온 주변의 용매화 껍질 구조와 이들의 수송 과정을 조사했다.^[1]

• 간섭 산란 현미경: 조민행과 동료들은 최근 입사 및 산란장의 편광 상태를 변조하여 검출 감도를 개선, 단일 금 나노로드의 이방성 특성과 회전 운동을 실시간으로 직접 모니터링할 수 있게 했다. 이 기술은 psiSCAT(편광 선택 간섭 산란 현미경)로 명명되었다. 원격 초점(RF) 접근법이 psiSCAT와 결합되어 빔 전파 방향을 따라 나노 입자 운동을 추적하기 위한 원격 초점 간섭 산란(RF-iSCAT) 현미경으로 명명되었다.^[1]

• 주파수 빗 및 이중 레이저 분광학: 조민행과 동료들은 용액에서 광학 발색단에 대한 이중 주파수 빗 분광법, 간섭 과도 흡수 및 박테리오클로로필, 광수확 복합체를 포함한 발색단의 이중 레이저 2차원 전자 분광법을 처음으로 시연했다.^[1]

• 파동-입자 이중성, 양자 광학 및 주파수 빗 단일 광자 간섭계: 조민행과 동료들(Sci. Adv. 7, eabi9268 (2021))은 정밀하게 제어된 이중 광자 소스를 사용하여 광자의 파동성과 입자성을 측정할 수 있음을 보여주었다. 펨토초 주파수 빗 레이저와 좁은 연속파 종자 레이저를 모두 포함하는 "얽힌 비선형 이광자 소스(ENBS)"를 사용하여, 단일 광자의 파동 및 입자 특성 간의 정량적 상보성 관계를 확립할 수 있었다.^[1]

• 라벨 없는 진동 이미징 (IR 광열 현미경 및 초고해상도 라만 이미징): 조민행과 동료들은 두 개의 SRS 프로세스를 사용한 방식을 통해 초고해상도 간섭 라만 이미징이 가능할 수 있음을 실험적으로 시연했으며, 이는 조민행이 이론적으로 제안했다(JCP, 148, 014201 (2018)). 조민행과 동료들은 IPI를 개발하여 이를 사용하여 인간 신경 세포에서 단백질 분포를 시각화하고 세포 분열의 전체 과정 동안 단백질 농도의 변화를 실시간으로 추적했다.^[1]

3. 2. 응집상 분자 동역학

3. 3. 생체 분자 광학

3. 4. 양자 분광학 및 영상

• 비선형 광학 및 진동 분광학
• 응축상에서 화학 및 생물학 시스템의 분자 동역학 시뮬레이션
• 화학 반응의 양자 동역학
• 생체 분자의 선형 및 비선형 키랄 광학 분광학
• 고정밀 레이저 기술을 이용한 양자 분광학 및 영상
• 단일 입자 추적을 위한 산란장 간섭 측정
• 화학적 감응 분광학 및 영상
• 표면 특이 분광학
• 초고속 진동 미세 분광학

3. 5. 기타 연구 분야

• 비선형 광학 분광학 이론: 조민행은 광자 에코 및 간섭 다차원 분광학과 같은 비선형 사중파 혼합 분광학을 이론적으로 연구했다.^[1] 응축상에서 발색단의 광학 전이 주파수에서 동적 이질성과 광자 에코 피크 이동(PEPS) 신호 간의 관계를 이론적으로 처음 설명했다. 비선형 광학 분광학의 도해적 표현과 비선형 광학 및 키랄 광학 분광 현상에 대한 완전한 이론을 연구하여 2009년 저서 《2차원 광학 분광학》(CRC press)에 제시했다.

• 간섭 다차원 분광학: 조민행은 간섭 다차원 광학 또는 진동 분광학의 일반적인 이론적 틀을 개발하고 완성하여 수용액 내 단백질 및 핵산과 같은 복잡한 시스템에 적용했다.^[1] 1990년대에 전자 및 진동 모드 간의 결합을 조사하기 위해 IR 및 가시광선 펄스를 동시에 사용하는 새로운 종류의 다차원 분광법을 이론적으로 제안했다.

• 키랄 광학 분광학: 2003년 조민행은 2차원 키랄 광학 분광법이 분자 광학 활성 및 시간 진화에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있음을 이론적으로 보여주었다.^[1] 펄스 편광 상태를 정밀하게 제어하는 헤테로다인 검출 방법이 용액 내 키랄 유기 화합물로부터 펨토초 진동 원형 이색성 신호를 측정하는 데 유용함을 보였다. 강렬한 레이저 펄스를 물에 집속하여 생성된 초연속 펄스를 사용하여 전례 없는 감도로 헤테로다인 검출된 키랄 광학 신호를 측정할 수 있음을 보였다.

• 진동 용매변색성 (이론 및 실험): 2003년 이후 조민행은 진동 용매변색성의 이론적 개발에 기여했다.^[1] 파울리 배제 반발, 편광 및 분산과 같은 다양한 분자간 상호 작용이 주파수 이동 및 변동에 다르게 기여하며 종종 쿨롱 상호 작용의 기여를 방해한다는 것을 보여주었다.

• 혼잡한 환경의 물, 침투 및 그래프 이론적 접근법: 조민행과 동료들은 시간 분해 IR 분광법과 수학적 그래프 이론을 사용하여 물 구조 및 동역학에 대한 이온의 영향을 조사하고 실험 결과를 MD 시뮬레이션과 비교했다.^[1] 카오트로픽 이온으로 분류된 특정 이온은 물 H-결합 네트워크와 밀접하게 얽힐 수 있는 큰 이온 네트워크를 형성하는 경향이 있음을 발견했다.

• 염 용액 및 Li-이온 배터리에 대한 시간 분해 IR 분광법 및 MD 시뮬레이션 연구: IR 펌프-프로브, 2D-IR 및 MD 시뮬레이션 방법을 사용하여 거의 포화된 리튬 염을 포함하는 고점성 용액에서 Li-이온 주변의 용매화 껍질 구조와 이들의 수송 과정을 조사했다.^[1]

• 간섭 산란 현미경: 조민행과 동료들은 입사 및 산란장의 편광 상태를 변조하여 검출 감도를 개선, 단일 금 나노로드의 이방성 특성과 회전 운동을 실시간으로 직접 모니터링할 수 있게 했다.^[1] 이 기술은 psiSCAT (편광 선택 간섭 산란 현미경)로 명명되었다.

• 주파수 빗 및 이중 레이저 분광학: 조민행과 동료들은 용액에서 광학 발색단에 대한 이중 주파수 빗 분광법, 간섭 과도 흡수 및 박테리오클로로필, 광수확 복합체를 포함한 발색단의 이중 레이저 2차원 전자 분광법을 처음으로 시연했다.^[1]

• 파동-입자 이중성, 양자 광학 및 주파수 빗 단일 광자 간섭계: 조민행과 동료들은 정밀하게 제어된 이중 광자 소스를 사용하여 광자의 파동성과 입자성을 측정할 수 있음을 보여주었다.^[1]

• 라벨 없는 진동 이미징 (IR 광열 현미경 및 초고해상도 라만 이미징): 조민행과 동료들은 두 개의 유능한 SRS 프로세스를 사용한 방식을 통해 초고해상도 간섭 라만 이미징이 가능할 수 있음을 실험적으로 시연했다.^[1]

4. 학회 활동

5. 수상 내역

참조

_[1] 웹사이트 Director Cho, Minhaeng https://cmsd.ibs.re.[...] Institute for Basic Science 2019-08-19
_[2] 웹사이트 Center for Molecular Spectroscopy and Dynamics https://www.ibs.re.k[...] Institute for Basic Science 2016-08-31
_[3] 웹사이트 IBS 신규 연구단장 3명 연구 착수...플라크(Massey Univ.), 명경재(NIH), 조민행(고려대) 등 https://www.ibric.or[...] 2019-08-20
_[4] 웹사이트 조민행 (趙敏行) https://kast.or.kr/k[...] 2019-08-20
_[5] 웹사이트 Editorial Board Archive 1933–2018 https://aip.scitatio[...] The Journal of Chemical Physics 2019-08-20
_[6] 웹사이트 AWARD1-1: Pure dephasing, quantum decoherence, and wave-particle duality https://image.kcsnet[...] Korean Chemical Society 2023-11-06
_[7] 웹사이트 고려대 '개교 113주년 고대인의 날'…각부문 공로 400여명 수상 영예 http://www.asiatoday[...] 2019-08-20
_[8] 웹사이트 물리화학분과회 - 역대수상자(입재물리화학상) http://new.kcsnet.or[...] 2019-08-20
_[9] 웹사이트 고려대 '개교 107주년 기념식 및 고대인의 날' 행사 http://news.heraldco[...] Herald Corporation 2019-08-20
_[10] 웹사이트 "[고려大 미래과학 콘서트]다차원 분광학 분야서 독보적 성과" http://www.donga.com[...] 2019-08-20
_[11] 웹사이트 조민행 (1965년생)고려대 화학과 교수 http://www.donga.com[...] 2019-08-20
_[12] 웹사이트 "노벨과학상을 위해"…IBS 연구단장 기초과학 연구 매진 http://news1.kr/arti[...] 2019-08-20
_[13] 웹사이트 "[부산·경남]백경환 성균관대 교수 등 5명 경암학술상 수상" https://www.hankyung[...] 2019-08-20
_[14] 웹사이트 이달의 과학자 조민행교수 http://www.seoul.co.[...] 2019-08-20
_[15] 웹사이트 12월 과학기술자상 고려대 조민행 교수 http://www.fnnews.co[...] 2019-08-20
_[16] 웹사이트 과기부 '젊은 과학자상 수상자' 발표 https://news.naver.c[...] Yonhap News Agency 2019-08-20
_[17] 웹사이트 과학계 신인상 받은 '젊은과학자상 수상자들'…20년 만에 주역으로 우뚝 https://kast.tistory[...] 2020-08-21
_[18] 웹사이트 조민행 (Minhaeng Cho) 고려대학교 https://www.ibric.or[...] 2019-08-20
_[19] 웹인용 과기부 '젊은 과학자상 수상자' 발표 https://news.naver.c[...] 연합뉴스 2019-08-20
_[20] 웹인용 과학계 신인상 받은 '젊은과학자상 수상자들'…20년 만에 주역으로 우뚝 https://kast.tistory[...] 2020-08-21
_[21] 웹인용 "노벨과학상을 위해"…IBS 연구단장 기초과학 연구 매진 http://news1.kr/arti[...] 2019-08-20