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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

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지방세포, 추위에 맞서 ‘세포 속 난로’ 더 오래 쓴다!

추위에 노출되면 잉여 지방을 저장하던 백색지방 일부가 지방을 태워 열을 내는 베이지 지방으로 바뀌는 것으로 알려져 있다. 국내 연구진이 이 베이지 지방세포가 ‘세포 속 난로’인 미토콘드리아를 더 오래 보존해 열 생산 능력을 키우는 유전자 조절 원리를 밝혀냈다. 지방세포가 에너지를 더 많이 소비하도록 조절하는 방식의 비만과 제2형 당뇨병 같은 대사질환 치료 연구에 단초가 될 전망이다. UNIST 생명과학과 고명곤 교수팀은 ‘TET’ 단백질이 지방세포 내 미토콘드리아의 분해와 지방조직의 열 생산을 잇는 유전자 조절 단백질이라는 사실을 규명했다고 3일 밝혔다. 체내 지방조직에는 잉여 지방을 저장하는 백색지방과 에너지를 태워 열을 내는 갈색지방이 있다. 베이지 지방은 백색 지방 일부가 추위에 노출됐을 때 갈색지방처럼 열을 내는 성질을 띠게 된 것이다. 이 과정에서 세포 안에서 에너지를 태워 열을 내는 세포소기관인 미토콘드리아가 늘어나는 것으로 알려져 있다. 연구에서 새롭게 밝혀진 바에 따르면, 추위에 노출돼 지방세포의 ‘TET’ 단백질이 감소하면 미토콘드리아를 골라 없애는 파킨(Parkin) 단백질도 함께 줄어든다. 파킨은 미토콘드리아에 분해 표지를 붙여, 세포 안의 청소 시스템이 이를 제거 대상으로 알아보게 하는 단백질이다. 결국 파킨이 줄면 미토콘드리아가 분해되는 속도가 느려지고, 열 생산에 쓰이는 미토콘드리아가 세포 안에 더 많이 남게 된다. TET는 평소 파킨 유전자 DNA에 직접 결합해 메틸화를 해제함으로써 유전자 발현을 돕는데, 추위에 노출돼 TET가 감소하면 파킨 유전자에 메틸화가 다시 쌓여 파킨 단백질의 생성을 차단하게 되는 것이다. 메틸화는 유전자 DNA에 메틸이 붙는 현상으로, 이 메틸이 단백질 합성에 관여하는 효소 등의 접근을 막아, 유전자 발현, 즉 유전자에 암호화된 단백질의 합성을 억제한다. 실제 지방세포에서 TET 단백질 3종이 만들어지지 않게 한 생쥐를 섭씨 4도에서 일주일 동안 뒀더니, 일반 생쥐보다 파킨 단백질은 줄고, 미토콘드리아 양을 가늠하는 표지자인 미토콘드리아 DNA와 세포 호흡에 쓰이는 단백질은 늘었다. 또 세포 단위 실험에서는 TET를 억제한 상태에서 정상 파킨 단백질을 넣어주자 늘어났던 미토콘드리아 양과 산소 소비량이 원래 수준으로 돌아왔다. 이는 TET가 파킨을 조절하고, 파킨이 다시 미토콘드리아 분해와 에너지 소비를 좌우한다는 사실을 보여주는 결과다. 고명곤 교수는 “추위에 노출되면 지방세포 내 미토콘드리아가 증가하고 열 발생이 활발해진다는 사실은 알려져 있었지만, 이러한 변화를 조절하는 상위 조절 인자는 명확히 밝혀지지 않았었는데, 이를 규명했다”라며 “지방세포가 에너지를 더 많이 소비하도록 유도하는 비만과 제2형 당뇨병 등 대사질환 치료 연구에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 대사 분야 국제학술지 메타볼리즘(Metabolism)에 7월 1일 온라인 공개 됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.08.14

  • 갈색지방
  • 미토콘드리아
  • 미토파지
  • 백색지방
  • 베이지지방
  • 브라우닝
  • 생명과학과
  • 세포발전소
  • 세포속난로
  • 파킨단백질

학습 데이터 절반으로 줄여도 사람·차량 찾는 AI 성능 유지 시키는 기술 개발

AI 학습에 꼭 필요한 데이터만 압축해 추려내는 기술을 CCTV 영상에서 동일한 사람이나 차량을 찾는 기술에 최초로 적용한 연구가 나왔다. 방대한 영상 데이터를 통째로 학습시키는 대신 알짜 데이터만 골라 학습해도 비슷한 성능을 낼 수 있어, AI 학습에 드는 저장 공간과 시간을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 인공지능대학원 심재영 교수팀은 재식별에 특화된 코어셋 선택 기술인 'CSOR(Coreset Selection for Object Re-identification)'을 개발했다. 코어셋 선택은 방대한 원본 데이터에서 AI 학습에 꼭 필요한 소규모 대표 데이터를 압축해 추려내는 기술이다. 전체 데이터를 반복 학습시키지 않아도 돼 학습 시간, GPU 사용량, 전력 소모를 동시에 줄일 수 있어 AI 학습 비용을 낮추는 기술로 주목받고 있다. 연구팀은 이러한 코어셋 선택 기술을 재식별 AI 학습에 효과적으로 적용하기 위해 2단계를 개발했다. 재식별은 서로 다른 카메라 영상에서 동일한 사람이나 차량 등을 찾아내는 기술이다. 제1저자인 오민영 UNIST 연구원은 “재식별 AI는 학습 때 보지 못한 전혀 새로운 사람이나 차량을 평가에서 구별해야 한다는 점에서 기존 분류용 코어셋 기술을 그대로 적용하기 힘들다”며 “이 차이에서 출발해 재식별에 맞는 기준을 처음부터 새롭게 설계했다”고 설명했다. CSOR은 먼저 비슷한 모습이 반복돼 다양성이 낮은 사람·차량의 데이터 묶음을 걸러낸 뒤, 남은 데이터 묶음에서는 전체 모습을 가장 폭넓게 대표할 수 있는 사진을 우선 선별하는 2단계를 거친다. 기존 이미지 분류용 코어셋이 전체 데이터를 잘 대표하는 샘플을 고르는 데 초점을 맞췄다면, CSOR은 여기에 같은 사람이나 차량의 다양한 모습까지 고려해 적은 데이터로도 새로운 대상을 구별하는 데 필요한 정보를 충분히 학습할 수 있도록 설계한 것이다. 실험 결과, 전체 데이터의 약 절반만 사용하고도 전체 데이터로 학습했을 때의 95% 이상 성능을 달성했다. 심재영 교수는 “재식별 데이터는 주로 동영상으로 얻기 때문에 같은 사람이나 차량이 연속된 장면에 반복해서 등장해 중복 데이터가 빠르게 쌓인다”며 “이번에 개발한 CSOR은 이러한 중복을 줄이면서도 재식별에 필요한 다양한 정보는 남길 수 있어, 저장 용량과 연산 자원이 제한된 엣지 디바이스에서도 재식별 AI를 효율적으로 학습하고 운용하는 데 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 세계 3대 AI 학회 중 하나인 국제머신러닝학회(ICML, International Conference on Machine Learning) 2026에 채택됐다. ICML 2026은 7월 서울 코엑스에서 개최됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단(NRF)의 ‘중견연구사업’ 및 정보통신기획평가원(IITP)의 ‘인공지능대학원지원사업’, ‘AI 스타펠로우십사업’, ‘산업융합형 멀티모달 생성 인공지능 인재양성’ 사업의 지원을 받아 수행됐다.

2026.08.12

  • AI학습비용
  • 교통관제
  • 실종자수색
  • 용의자
  • 인공지능대학원
  • 재식별AI
  • 코어셋

근적외선 ‘좌우 회전 빛’ 읽어내는 고성능 광검출기 개발

적외선 빛의 원편광 성분을 검출하는 고성능 광검출기가 개발됐다. 사물의 형태 뿐만 아니라 재질 차이까지 구분할 수 있는 자율주행 센서, DNA·단백질 같은 생체 분자를 관찰하는 바이오이미징 기술 개발 등에 도움이 될 것으로 기대된다. UNIST 화학과 김봉수 교수와 서울대학교 오준학 교수팀은 키랄 유기반도체 박막 물질을 수직형 트랜지스터 구조에 적용한 고성능 근적외선 원평광 검출기를 개발했다고 23일 밝혔다. 원편광 검출기는 사물의 형태와 재질을 구분하는 자율주행 센서나 생체분자 관찰, 보안 기술 등에 쓸 수 있는 광센서다. 빛이 왼쪽으로 회전하는 좌원편광인지 오른쪽으로 회전하는 우원편광인지를 검출하는 것으로, 빛의 회전 방향에 따라 발생하는 전류의 크기를 읽어내는 방식으로 작동한다. 개발된 광검출기는 850나노미터 근적외선에서 원편광 구분 능력을 나타내는 광전류 비대칭 지수 0.1을 기록했다. 비대칭 지수가 높을수록 좌우 편광을 잘 구분할 수 있다. 미세한 빛을 잡음과 구별하는 비검출도는 4.9×10¹¹ 존스, 외부양자효율은 최대 909%였으며, 빛에 반응하는 시간도 600마이크로초 이내였다. 이는 기존 근적외선 원편광 검출기 가운데 최고 수준의 성능이다. 이 같은 고성능의 원인 중 하나는 검출기 안에 들어 있는 키랄 분자 박막을 열처리했기 때문이다. 키랄 분자는 구조의 좌우 대칭이 깨진 특수 분자로, 좌원편광과 우원편광의 흡수율이 달라 별도의 편광 광학부품 없이 빛의 회전 방향을 직접 구분할 수 있다. 하지만 일반적으로 키랄 분자를 박막 형태로 만들면 비대칭적인 구조 탓에 분자들이 차곡차곡 정렬되지 않아 검출 성능이 저하되는데, 연구팀은 분자 끝에 불소가 달린 키랄 분자 박막을 열처리해 원편광을 구분하는 성능을 높였다. 열처리는 박막 속 분자들을 더 크고 규칙적인 결정 구조로 재배열하는 것으로 나타났다. 실제 불소 치환 박막의 원편광 흡수 선택성은 열처리 전 약 0.03에서 250℃ 열처리 후 약 0.1로 3배 이상 높아졌다. 박막 속 분자 배열을 분석해 보니, 열처리한 박막에서는 분자들이 단결정처럼 규칙적으로 정돈돼 있었다. 실제 단결정의 배열과 비교했을 때도 주요 특징이 일치했다. 열처리 후에는 박막이 더 잘 흡수하고 검출하는 원편광의 방향도 반대로 바뀌었다. 열을 받은 분자들이 다른 적층 구조로 다시 쌓이면서 박막 전체의 나선 배열 방향이 뒤집혔기 때문이다. 반면 분자 끝에 염소가 달린 박막은 약 150℃ 이후에는 구조 변화가 거의 나타나지 않았으며, 열처리 후 원편광 흡수 선택성도 오히려 낮아졌다. 연구팀은 좌원편광과 우원편광의 흡수 차이로 생긴 전류 차이를 증폭할 수 있도록, 이 박막을 수직형 트랜지스터에 적용했다. 수직형 트랜지스터는 수평형보다 전하 이동 거리가 짧고 분자가 쌓인 방향과 전류가 흐르는 방향이 맞아 빛으로 생긴 전하를 빠르게 모으고 증폭할 수 있다. 공동연구팀은 “분자 말단의 원자 종류와 열처리 온도가 박막의 분자 배열과 원편광 선택성을 어떻게 바꾸는지를 규명해, 고성능 키랄 광전자소자를 만들기 위한 박막 후처리 기준을 제시했다”며 “자율주행용 근적외선 센서와 바이오이미징 등 편광 정보를 정밀하게 읽는 기술에 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 세계적인 학술지인 어드밴스드 사이언스 (Advanced Science)에 6월 28일 온라인 공개됐다.

2026.08.10

  • 광검출기
  • 광센서
  • 근적외선
  • 바이오센서
  • 수직트랜지스터
  • 자율주행
  • 카이랄분자
  • 키랄분자
  • 화학과

“지웠는데 되살아나는 AI의 기억 막는다”.. 머신 언러닝 기술 개발

인공지능(AI)이 학습한 민감 개인정보나 저작권 위반 데이터를 지울 때 정상 정보는 보존하면서 삭제한 정보가 다시 살아나는 것은 막는 ‘기억 지우개’ 기술이 새롭게 개발됐다. UNIST 인공지능대학원 윤성환 교수팀과 산업공학과 박새롬 교수팀은 지워야 할 정보와 닮은 정상 정보는 보호하고, 삭제 대상 사진 몇 장만으로 인식 능력을 되살리는 공격까지 막는 ‘머신 언러닝 기술’인 ‘스포터(Spotter)’를 개발했다고 21일 밝혔다. 머신 언러닝(Machine Unlearning)은 학습을 마친 AI에서 특정 데이터나 범주가 미친 영향만 선택적으로 없애는 기술이다. 얼굴 인식 AI에서 삭제를 요청한 사람의 얼굴 정보를 지우거나, 학습 데이터에 포함된 개인정보와 유해 콘텐츠를 제거하는 데 쓸 수 있다. 스포터는 삭제 대상과 비슷한 정상 정보를 구별하는 AI의 능력은 그대로 유지하면서, 삭제 대상 사진들에서 공통점을 찾아내는 능력은 없애는 기술이다. 덕분에 지우지 않아야 할 정보의 인식 성능을 보호하고, 공격자가 삭제 대상 사진 몇 장을 확보하더라도 지워진 인식 기준을 다시 만들기 어렵다. 연구팀은 기존 언러닝 기술의 약점인 ‘과잉 삭제’와 ‘삭제한 정보가 다시 살아날 수 있는 재학습 취약성’을 자체 실험으로 진단해 이 같은 기술을 개발했다. 기존 언러닝 기술로 AI가 특정 범주를 더 이상 인식하지 못하도록 한 결과, 전체 평균 정확도는 높게 유지됐지만 삭제 대상과 닮은 정상 정보의 인식 성능은 떨어지는 것으로 나타났다. 또 삭제 대상의 특징이 AI 안에 남아 있어, 관련 사진 몇 장만 다시 보여줘도 지웠던 인식 능력이 되살아날 수 있었다. 예를 들어 ‘고양이’를 삭제했다면, 이와 유사한 호랑이나 표범의 인식 정확도가 떨어질 수 있고, 고양이를 인식하는 데 필요했던 개별 정보가 식별 가능한 군집 형태로 남아 있어 고양이 사진 몇 장만 다시 넣어주면 고양이를 판별하는 능력을 되살릴 수 있는 것이다. 제1저자인 하승범 연구원은 “기존에는 AI가 삭제 대상을 더 이상 알아보지 못하는지와, 삭제하지 않은 나머지 정보의 전체 평균 인식 성능이 유지되는지만 주로 평가했기 때문에 삭제 대상과 닮은 일부 정보를 인식하는 성능 저하나, 지운 정보가 다시 살아나는 것과 같은 사각지대가 잘 드러나지 않았었다”라고 설명했다. CIFAR-10 데이터셋으로 실험한 결과, 스포터는 삭제 대상의 인식 정확도를 0%로 낮췄으며, 재학습 공격 뒤에도 인식 정확도를 0.24%로 억제할 수 있었다. 반면 기존 언러닝 기술은 사진 5장을 이용한 재학습 공격 뒤 삭제 대상에 대한 인식 정확도가 71.10%에서 최대 99.98%까지 되살아났다. 또 스포터는 삭제하지 않은 나머지 범주에 대해 인식 정확도 99.96%를 유지했다. 소형 이미지 데이터셋인 CIFAR-10뿐만 아니라, 더 큰 이미지 데이터셋인 타이니이미지넷과 실제 얼굴 인식 데이터셋인 CASIA-WebFace에서도 유사한 성능을 확인했다. 공동 연구팀은 “언러닝 기술의 사각지대를 보완하기 위해 개발된 스포터는 기존 언러닝 기법에 쉽게 결합할 수 있는 플러그인(plug-and-play) 형태로 설계돼 얼굴 인식과 유해 콘텐츠 삭제 등 개인정보 보호가 중요한 AI 서비스에 두루 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다. 이번 연구는 인공지능 분야 세계 최고 권위의 국제학술대회인 국제머신러닝학회(International Conference on Machine Learning, ICML)에 채택됐다. 2026 ICML은 지난 7월 6일부터 11일까지 서울에서 열렸다. 연구 수행은 과기정통부・한국연구재단(NRF)의 지원을 받는 ‘중견연구사업’과 과기정통부・정보통신기획평가원의 지원을 받는 ‘초거대산업AI연구지원(R&D)사업’, ‘인공지능대학원지원사업’, ‘AI 스타펠로우십사업’, ‘지역지능화혁신인재양성사업’, ‘대학ICT연구센터사업’의 지원을 받아 수행되었다.

2026.08.06

  • 개인정보
  • 머신러닝
  • 머신언러닝기술
  • 보안기술
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반도체 잉크 발라 6G·우주통신용 고주파 스위치 만든다!

잉크 상태의 원료를 기판에 발라 만든 이차원 반도체 박막을 기반으로 하는 통신용 반도체 소자가 새롭게 개발됐다. UNIST 전기전자공학과 김명수 교수팀은 용액공정으로 만든 이황화몰리브덴(MoS₂) 박막을 이용해 67기가헤르츠(GHz) 대역까지 작동하는 저전력·고성능 고주파 스위치를 개발했다고 22일 밝혔다. RF(고주파) 스위치는 스마트폰, 위성통신, 레이더, 무선기지국, 자율주행 통신 장비 등에서 고주파 신호의 흐름을 연결하거나 차단하는 필수 반도체 소자다. 특히 6G와 우주통신처럼 많은 안테나와 주파수 채널을 동시에 사용하는 시스템에서는 낮은 삽입손실과 높은 절연 성능, 낮은 소비전력의 3박자를 갖춘 스위치가 필요하다. 연구팀이 개발한 스위치는 병렬형 구조에서 67GHz 기준 삽입손실 0.1데시벨(dB) 미만, 절연도 35dB 이상의 성능을 기록했다.1초에 670억 번 진동하는 고주파 신호가 들어왔을 때 입력 신호의 약 98%를 거의 손실 없이 통과시키고, 스위치를 껐을 때 새는 신호는 0.03% 이하로 억제했다는 의미다. 일반적으로 주파수가 높아질수록 신호 손실과 누설이 커지기 쉬운데, 6G와 위성통신에 쓰이는 밀리미터파 대역에서도 낮은 삽입손실과 높은 절연 성능을 동시에 유지한 것이다. 신호의 통과와 차단 성능을 종합한 지표인 작동 저항과 차단 정전용량의 곱도 약 0.8펨토초로, 1펨토초보다 작은 ‘서브 펨토초급’ 성능을 달성했다. 또 스위치를 켜거나 끈 상태를 유지하기 위한 대기전력 소모도 없다. 이 스위치는 이황화몰리브덴 반도체 박막을 금속 전극 사이에 넣은 구조로, 전압을 가하면 전극에서 나온 이온이 통로를 형성하며 스위치를 켜는 방식이라, 전원을 꺼도 이미 만들어진 통로가 유지되는 덕분이다. 특히 스위치에 들어간 이황화몰리브덴 박막은 용액공정으로 만들어져 제조가 간단하고 넓은 면적에 적용하기도 쉽다. 용액공정은 반도체 소재를 액체 상태로 만든 뒤 기판에 직접 바르는 방식으로, 박막을 별도로 성장시켜 떼어 옮기는 복잡한 전사 과정이 필요 없다. 일반적으로 용액공정에서는 황 원자 자리가 비는 결함이 발생하기 쉬운데, 반도체 스위치에서는 이 황 빈자리가 구리 이온의 이동 경로를 일정하게 잡아주는 역할을 해 오히려 내구성을 향상시키는 것으로 분석됐다. 실제로 기계적으로 떼어낸 이황화몰리브덴 박막으로 만든 스위치는 반복 작동 수명이 약 100회에 그쳤지만, 용액공정 박막을 쓴 스위치는 2,000회 반복 작동에도 성능을 유지했다. 연구팀은 개발한 스위치를 실제 통신 회로에도 적용해 성능을 검증했다. 하나의 안테나를 송신기와 수신기에 번갈아 연결하는 회로와, 여러 안테나에서 나오는 전파의 타이밍을 조절해 빔의 방향을 바꾸는 위상변위기를 제작해 정상 작동을 확인했다. 위상변위기는 여러 안테나가 전파를 내보내는 시점을 조절해 빔의 방향을 바꾸는 회로로, 안테나 자체를 움직이지 않고도 전파 방향을 빠르게 바꿀 수 있어 이동 위성이나 드론처럼 위치가 계속 달라지는 대상을 빠르게 추적할 수 있다. 김명수 교수는 “복잡한 전사 공정이 필요 없는 용액공정 제조 이차원 반도체 물질로, 밀리미터파 대역에서도 신호 손실은 낮고 차단 성능은 높은 RF 스위치를 개발했다”며 “전원을 꺼도 스위치 상태가 유지돼 대기전력이 들지 않는 만큼, 6G와 위성통신, 레이더, 방산용 전파 제어 시스템을 더 작고 에너지 효율적으로 만드는 데 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 정보통신기획평가원의 우수신진연구, Space-K BIG 프로젝트, InnoCORE 사업, 지역지능화혁신인재양성사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 6월 18일 온라인 공개됐다.

2026.08.05

  • RF스위치
  • 고주파스위치
  • 안테나
  • 우주방산
  • 위성
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“산화물 반도체 결함의 성질, 전체 밀도 아닌 특정 원자 간 거리가 좌우”

산화물 반도체의 성능을 좌우하는 산소 빈자리 결함의 작동 원리가 새롭게 밝혀졌다. 디스플레이·차세대 메모리용 산화물 반도체의 열처리와 박막 구조를 정하는 공정 설계의 토대가 될 전망이다. UNIST 반도체소재·부품대학원 정창욱 교수팀은 산화물 반도체의 산소 빈자리 결함의 성질을 결정하는 것은 반도체 물질 전체에 원자들이 얼마나 촘촘하게 들어차 있는지가 아니라, 결함 주변의 금속 원자 사이 거리라는 사실을 이론 계산을 통해 증명했다고 19일 밝혔다. 산화물 반도체 IGZO는 인듐, 갈륨, 아연과 산소로 이뤄진 물질이다. 낮은 온도에서 박막으로 만들기 쉬워 스마트폰과 TV 화면을 작동시키는 박막트랜지스터 반도체 소자 재료로 널리 쓰인다. 이 IGZO를 박막으로 제조하는 과정에서 산소 자리가 듬성듬성 비는 결함이 생기는데, 이 결함이 전류 흐름과 작동 전압을 바꿔 소자 성능을 불안정하게 만들 수 있다. 산소가 빠진 자리에 남은 두 개의 전자가 빈자리 주변에 갇히느냐 박막 전체로 퍼지느냐에 따라 소자의 작동 전압과 성능이 달라지는 것이다. 이번 연구에 따르면, 전자가 빈자리 주변에 갇히거나 박막 전체로 퍼지는 상태는 산소 빈자리 주변의 원자 배열에 따라 달라진다. 특정 금속 원자 사이가 가까워지면 전자가 빈자리 주변에 갇히고, 멀어지면 박막 전체로 퍼지는 것이다. 이 차이는 산소 빈자리에 남은 전자가 머무는 에너지 위치인 ‘결함 준위’의 변화에서 비롯된다는 설명이다. 결함 준위가 낮고 깊을수록 전자가 빈자리에 강하게 붙잡혀 빠져나오기 어렵다. 열처리와 박막을 잡아당기는 인장은 모두 산소 빈자리 주변의 특정 금속 원자 사이를 벌려 이 결함 준위를 높이는 효과가 있다. 결함 준위가 높아지면 전자는 빈자리에서 빠져나와 박막 전체로 퍼지기 쉬워진다. 열처리를 하면 원자들이 더 안정적인 위치로 재배열되면서 금속 이온끼리 밀어내는 에너지까지 줄어, 전자가 퍼진 상태가 에너지 측면에서 더 안정한 상태가 된다. 연구팀의 이론은 기존에 서로 맞지 않아 보였던 열처리와 압축이 각각 산소 빈자리의 성질에 미치는 영향도 일관되게 설명할 수 있다. 열처리는 산화물 반도체의 원자 배열과 전기적 특성을 조절하기 위해 쓰이는 공정이다. 기존에는 열처리하면 박막 내부의 빈 공간이 줄고 전체 원자 밀도가 높아져 산소 빈자리 주변에 갇힌 전자가 박막 전체로 퍼진다고 봤다. 하지만 박막을 압축하면 마찬가지로 밀도가 높아져도 전자가 오히려 산소 빈자리 주변에 갇히는 현상이 보고돼 왔다. 연구팀은 원자와 전자의 상태를 계산하는 밀도범함수이론과 구성좌표 분석, 열을 받은 원자들의 움직임을 시간에 따라 재현하는 제일원리 분자동역학 시뮬레이션을 통해 이 같은 사실을 밝혀냈다. 정창욱 교수는 “산소 빈자리 결함은 산화물 반도체에서 피하기 어려운 결함이지만, 그 결함의 전기적 역할을 공정 조건으로 조절할 수 있음을 이번 연구를 통해 입증했다”며 “열처리 조건이나 박막에 걸리는 응력을 설계하면 문턱전압, 전류가 켜지고 꺼지는 특성, 신뢰성을 함께 제어하는 데 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 미국화학회(ACS)에서 발행하는 케미스트리 오브 머티리얼즈(Chemistry of Materials)에 6월 23일 출판됐다. 연구 수행은 한국연구재단(NRF) 나노·소재기술개발사업(2710089547)의 지원을 받아 이뤄졌다.

2026.08.03

  • IGZO
  • vacancy
  • 박막반도체
  • 반도체소재부품대학원
  • 산소빈자리결함
  • 산화물반도체
  • 열처리
  • 인장

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Research Impact

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New Framework Reduces Data Needed to Train Re-Identification AI

Abstract Coreset Selection (CS) aims to extract a small yet representative subset from a large dataset, reducing the complexity of model training. Although CS has been primarily investigated for classification tasks, it is still underexplored for object Re-identification (ReID). In this paper, we first formulate Coreset Selection for Object Re-identification (CSOR) as a joint optimization problem to find both the optimal coreset and the optimal class subset. We identify intra-class diversity as a key factor for effective coreset construction for ReID. Based on this insight, we propose a novel two-stage framework, consisting of Diversity-driven Class Pruning (DCP) and Coverage-Prioritized Sampling (CPS), to address the unique challenges of ReID datasets. First, classes with low feature diversity are pruned to allocate the storage budget to the remaining informative classes. Then, samples are greedily selected in an easy-to-hard class order to maximize feature coverage within each class. Extensive experiments on three person ReID datasets and one vehicle ReID dataset demonstrate that our method consistently outperforms existing CS approaches, establishing a new state-of-the-art in CSOR. Video datasets used to train re-identification systems often contain near-duplicate images. The same person or vehicle may appear across many consecutive frames with little change, increasing storage and computing demands without adding equally useful information. Led by Professor Jae-Young Sim in the UNIST Graduate School of Artificial Intelligence, the research team has developed a method that filters out much of this redundancy, while preserving the visual diversity needed for training. The method, called Coreset Selection for Object Re-identification (CSOR), selects a compact set of representative images from a much larger dataset. Object re-identification (ReID) enables AI systems to match the same person or vehicle across different camera views. Unlike image classification, ReID models must distinguish identities they have never encountered during training. This makes conventional coreset methods—which were developed largely for classification—difficult to apply directly. “Re-identification models must distinguish entirely new people or vehicles that were not included in the training data,” said first author Minyoung Oh, a researcher at UNIST. “We began with this distinction and redesigned the selection criteria around the specific demands of ReID.” The researchers formulated CSOR as a joint optimization problem that determines both which identity classes and which images to retain. Their analysis identified diversity within each class—the range of appearances captured for the same person or vehicle—as a key factor in building an effective training subset. CSOR follows a two-stage process. Diversity-driven Class Pruning (DCP) first removes identity classes with little feature variation, preserving more of the storage budget for classes with richer information. Coverage-Prioritized Sampling (CPS) then selects images from the remaining classes, giving priority to those that capture the broader range of features. The team evaluated CSOR on three person and one vehicle ReID datasets. The method consistently outperformed the CS approaches used for comparison. Models trained on approximately half of the original data retained more than 95% of the performance achieved using the full dataset. “ReID datasets are commonly built from video, so duplicate images accumulate quickly as the same person or vehicle appears across consecutive frames,” said Professor Sim. “CSOR removes much of this repetition while retaining the diversity needed for ReID. It could make training and deployment more practical on edge devices with limited storage and computing resources.” Their findings were accepted for presentation at the 2026 International Conference on Machine Learning (ICML), held at COEX in Seoul in July 2026. The study was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) and the Institute for Information & Communications Technology Planning & Evaluation (IITP), with funding from the Ministry of Science and ICT (MSIT). Support was provided through the Mid-Career Researcher Program, the AI Graduate School Program, the AI Star Fellowship Program, and an initiative for training in industrially integrated multimodal generative AI. Journal Reference Minyoung Oh and Jae-Young Sim, "CSOR: Coreset Selection for Object Re-identification via Class Pruning," ICML '26 , (2026).

2026.08.14

  • AIGS
  • Class Pruning
  • Coreset Selection
  • CSOR
  • Graduate School of Artificial Intelligence
  • ICML
  • Jae-Young Sim
  • Missing Person Search
  • ReID
  • Suspect Identification
  • Traffic Monitoring

Cold-Sensitive Epigenetic Pathway Regulates Heat Production in Fat

Abstract Adipose tissue thermogenesis is a major determinant of energy homeostasis, and its dysregulation contributes to obesity and metabolic disease. Parkin-mediated mitophagy is required for thermogenic adaptation, but the upstream mechanisms linking thermal cues to this pathway remain poorly defined. Here, we identify the ten-eleven translocation (TET) family of DNA dioxygenases as thermosensitive epigenetic regulators of Prkn transcription in adipocytes. Cold exposure coordinately suppressed TET expression and reduced global 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) levels in white and brown adipose tissue through β-adrenergic signaling. Adipose-specific TET triple-knockout mice exhibited enhanced white fat begging, brown fat activation, increased energy expenditure, and improved cold tolerance. Transcriptomic network analysis identified Parkin as a key mitophagy node in TET-deficient adipose tissue. Consistent with this, loss of adipose TET reduced Parkin expression, impaired mitophagic flux, and promoted accumulation of metabolically active mitochondria with increased respiratory capacity. Mechanistically, TET proteins occupied the Prkn promoter and maintained a transcriptionally permissive state through catalytic conversion of 5-methylcytosine to 5hmC, whereas TET loss increased promoter methylation and suppressed Prkn expression. Re-expression of wild-type, but not catalytically inactive, Parkin largely normalized mitochondrial content and respiratory activity in TET-deficient adipocytes. Together, these findings define a thermosensitive TET-Parkin epigenetic axis that links environmental cold signals to mitochondrial quality control during adaptive thermogenesis. Cold exposure prompts fat cells to burn more energy and generate heat. Researchers at UNIST have identified a molecular pathway that helps these cells retain more mitochondria, sustaining their heat-producing capacity. Led by Professor Myunggon Ko of the Department of Biological Sciences at UNIST, the team found that TET proteins, a family of enzymes that regulate DNA modifications, control the expression of Parkin, a key protein involved in mitochondrial removal. When cold reduces TET levels in fat cells, Parkin levels also fall, allowing more metabolically active mitochondria to remain. Published in the July 2026 issue of Metabolism , their findings reveal a previously unknown link between environmental temperature and mitochondrial quality control in adipose tissue. White fat primarily stores excess energy, while brown fat burns energy to produce heat. Under cold conditions, some white fat cells can acquire heat-producing properties, becoming beige fat. This transition is accompanied by an increase in mitochondria, which supply the energy needed for heat production. The researchers found that cold suppresses TET expression in both white and brown adipose tissue through β-adrenergic signaling. Levels of 5-hydroxymethylcytosine (5hmC)—a DNA modification associated with TET activity—also decline. TET proteins normally act at the Prkn gene promoter, where they help maintain Parkin expression by converting 5-methylcytosine to 5hmC. When TET levels fall, methylation increases at the promoter and Parkin expression declines. Parkin plays a central role in mitophagy, the process cells use to selectively remove mitochondria. With less Parkin available, mitophagy slows, allowing more mitochondria to accumulate in fat cells. The effect was evident in mice lacking all three TET proteins specifically in adipose tissue. Compared with control mice, they showed increased becoming of white fat, greater brown-fat activation, higher energy expenditure, and better tolerance to cold. Their adipose tissue also contained less Parkin, along with increased mitochondrial DNA and proteins involved in cellular respiration. Cell-based experiments further confirmed Parkin's role in the pathway. Restoring functional Parkin in TET-deficient adipocytes largely returned mitochondrial abundance and oxygen consumption to normal levels, while a catalytically inactive form of Parkin did not. This showed that Parkin is a key link between TET activity and mitochondrial turnover. “Cold-induced increases in mitochondria and thermogenesis in adipose tissue have been well documented, but the upstream mechanism controlling these changes has remained unclear,” said Professor Ko. “Our findings identify TET proteins as part of that regulatory system and reveal how changes in Parkin-mediated mitochondrial turnover contribute to the thermogenic response.” Professor Ko added that understanding this pathway could inform future research into metabolic diseases such as obesity and type 2 diabetes, where increasing energy expenditure in adipose tissue has been explored as a potential therapeutic strategy. The study was supported by the Ministry of Science and ICT (MSIT) and the National Research Foundation of Korea (NRF), among other funding sources. Journal Reference Seongjun Byun, Chan Hyeong Lee, Kyumin Jang, et al., “A thermosensitive TET–Parkin epigenetic axis couples mitochondrial quality control to adaptive thermogenesis in adipose tissue,” Metabolism, (2026).

2026.08.12

  • Adaptive Thermogenesis
  • Bio
  • Department of Biological Sciences
  • Epigenetics
  • Metabolism
  • Mitochondria
  • Mitophagy
  • Myunggon Ko
  • Parkin
  • TET

Adaptive Wireless Charging for Implantable Medical Devices

Abstract This paper presents a wireless power transfer (WPT) system that maintains high efficiency and low output voltage ripple under large variations in coupling and load conditions. To address these variations, the proposed system employs an adaptive mode switching scheme with coupling-insensitive sensing. This is implemented using a fixed-reference sensor topology with filtered integrated sensor outputs and synchronization of RX 0X-to-1X transitions with TX 0X-to-1X mode transitions. For stable output regulation, a voltage-racing hysteretic controller is introduced to achieve low output voltage ripple, which is difficult to obtain with conventional analog feedback- or comparator-based hysteretic controllers. In addition, an on-chip load detector enables automatic detection of heavy- and light-load conditions. Fabricated in a 0.18- μ m BCD process, the proposed system was measured with coil distances from 7 to 20 mm, corresponding to coupling coefficient (k) variations from 0.42 to 0.08. The system supports an output power range from 2.6 mW to 147 mW while achieving a low ripple voltage of 18 mV and achieves a peak end-to-end efficiency of 69.1%. Implantable medical devices must continue operating reliably despite the body's constant movement—from walking and breathing to simply changing position during sleep. But those everyday movements can disrupt wireless charging by altering the alignment between the external charger and the implanted device. Researchers at UNIST have developed a wireless power transfer system that adapts to changes in body movement and device power demand. By maintaining stable power delivery while reducing unnecessary energy loss and heat generation, the system could make long-term wireless powering of implantable medical devices more practical. Many implantable medical devices alternate between active treatment and standby modes, causing their power requirements to change over time. At the same time, body movement can shift the distance or alignment between the transmitter and receiver coils, reducing wireless charging efficiency. Together, these challenges make it difficult to deliver stable power when and where it is needed. Led by Professor Franklin Bien of the Department of Electrical Engineering, the team designed the system to distinguish changes in device power demand from changes in coil alignment caused by body movement. Rather than relying solely on signal strength, it detects characteristic changes in communication between the transmitter and receiver, allowing it to switch reliably between high- and low-power modes as charging conditions change. The researchers also developed a new Voltage-Racing Hysteretic Controller (VRHC) to stabilize the receiver's output voltage. Instead of comparing voltages directly, the new controller detects voltage changes by measuring tiny differences in signal propagation time within the circuit. This allows it to respond more quickly and keep the output voltage remarkably stable. In laboratory tests, the system remained stable across transmission distances ranging from 7 mm to 20 mm. Even when the implanted device's operating current increased sharply from 6 mA to 16 mA, it maintained a constant 3.3 V output with a voltage ripple of only 18 mV. The system achieved a peak end-to-end power transfer efficiency of 69.1%, representing an improvement of up to 51.3 percentage points over a comparable design without the adaptive mode-switching technology. “Wireless charging systems need to adapt as conditions change, whether because a patient moves or a device's power demand shifts,” said Professor Bien. "By continuously adjusting power delivery in real time, our system improves both efficiency and stability. We hope it will help make implantable medical devices more practical for long-term use." The study was co-first authored by Sungmin Shin and Seongbin Kwon of UNIST. The research was supported by the Ministry of Science and ICT (MSIT) and the Institute for Information & Communications Technology Planning & Evaluation (IITP), and published in IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers (IEEE TCAS-I) on June 19, 2026. Journal Reference Sungmin Shin, Seongbin Kwon, Kiju Lee, et al ., "A Wireless Power Transfer System With Adaptive Mode-Switching Insensitive to Coupling Variations Achieving Low Ripple and High Efficiency," IEEE TCAS-I, (2026).

2026.08.11

  • Department of Electrical Engineering
  • EE
  • Franklin Bien
  • Gangil Byun
  • IEEE TCAS-I
  • IMDs
  • Implantable Medical Devices
  • Voltage-Racing Hysteretic Controller
  • VRHC
  • Wireless Power Transfer
  • WPT

A New Way to Harness Hot Electrons

Abstract Spin-active dopants offer a powerful yet largely unexplored route for controlling interfacial redox chemistry in quantum-confined semiconductors. Here we show that manganese doping in cadmium selenide quantum dots enables an ultrafast spin-exchange-mediated electron-transfer pathway that allows methyl viologen reduction even when conventional band-edge energetics are unfavorable for charge transfer. Femtosecond transient absorption spectroscopy reveals that manganese dopants accelerate electron-transfer dynamics by more than an order of magnitude while opening a hot-exciton reduction channel in which a manganese ion captures a photoexcited exciton prior to phonon-assisted cooling. Subsequent spin-flip relaxation of the excited manganese ion drives charge separation and reduction of a molecular acceptor. This mechanism operates efficiently across resonant and off-resonant (energy-uphill and downhill) regimes, identifying spin-exchange coupling—rather than band alignment—as the dominant factor governing electron-transfer rates and efficiencies. These findings establish magnetic doping as a viable strategy for harvesting hot carriers and enabling energetically demanding photocatalytic transformations. For decades, researchers have understood electron transfer in photocalysis through one guiding principle. Electrons move most readily when the energy levels of a semiconductor and a reacting molecule are well matched. Researchers at UNIST and Los Alamos National Laboratory (LANL) have demonstrated that spin interactions can provide an alternative pathway, allowing electron transfer even when conventional energy-level alignment is unfavorable. Professor Ho Jin of the Department of Chemistry at UNIST, in collaboration with Dr. Victor I. Klimov of LANL, showed that manganese ions inside semiconductor quantum dots (QDs) create an ultrafast spin-exchange pathway that channels hot-electron energy into photoreduction reactions. The findings offer a new way to design photocatalysts that make better use of sunlight for hydrogen production and carbon dioxide conversion. QDs readily transfer photoexcited electrons to nearby molecules, making them attractive materials for photocatalysis. Their most energetic electrons, however, lose excess energy almost immediately, leaving little time for useful chemical reactions to occur. The team addressed this challenge by introducing magnetic manganese ions into cadmium selenide (CdSe) QDs. Before hot electrons could cool, the manganese ions captured their excess energy through ultrafast spin exchange. As the ions returned to their original spin state, that energy drove electrons into nearby molecules, triggering photoreduction reactions that would otherwise be difficult to achieve. Using femtosecond transient absorption spectroscopy, the researchers followed the electron transfer process in real time. Compared with undoped QDs, manganese-doped particles transferred electrons to methyl viologen more than ten times faster, demonstrating that spin exchange provides an efficient pathway for charge transfer. The team then asked whether the mechanism truly depended on hot-electron energy. When larger QDs were illuminated with higher-energy light, photoreduction readily occurred. Under lower-energy illumination, the reaction largely disappeared. Together, these experiments showed that manganese captures the excess energy of hot electrons before it is lost as heat. “We have traditionally thought of energy-level alignment as the deciding factor in electron transfer,” said Professor Jin. “Our results show that spin exchange can provide an alternative pathway, giving us a new way to harness the energy of hot electrons for photocatalysis.” Professor Ho Jin served as the first author of the study. Their findings were published in Nature Communications on June 26, 2026. Journal Reference Ho Jin, Valerio Pinchetti, Connor Orrison, et al., “Ultrafast photoreduction driven by interfacial spin exchange in manganese-doped quantum dots,” Nat. Commun., (2026).

2026.08.10

  • Chemistry
  • Department of Chemistry
  • Ho Jin
  • Hot Electron
  • Nature Communications
  • Quantum
  • Quantum Dot
  • Spin Exchange)
  • Spin Relaxation

Smarter Design Method Improves Efficiency of In-Memory Computing Chips

Abstract Data-centric applications continue to be limited by the memory wall. Logic-in-Memory (LiM) architectures based on non-volatile memories (NVMs), such as memristors, offer a promising solution by enabling in-memory computation and eliminating costly data movement. While several approaches leveraging memristor-aided logic (MAGIC) operations have been proposed, many fail to fully exploit the parallelism and spatial efficiency of memristor crossbars, especially under physical design constraints. In this paper, we propose a parallelism-driven, area-aware look-up table (LUT)-based mapping framework of arbitrary logic circuits into a memristor crossbar using MAGIC operations. We present a crossbar-aware floorplanning strategy that leverages topological LUT information to enable two-directional parallel computation (ie, HNOR and VNOR), thereby maximizing computational LUTs with minimal execution cycles. We formulate an integer linear programming (ILP) approach to define the placement of each LUT and its fanin locations, improving routability while preserving parallelism. Moreover, we introduce our novel A∗-search-based fan-in routing method with Hanan grid that fully utilizes the aligned fans and intermediate results. Experimental results demonstrate that the proposed framework achieves maximum parallelism and crossbar utilization, thereby reducing cycle counts by 19.6% and ensuring that all benchmarks map successfully under strict area constraints. We also confirm the scalability and practical applicability of the proposed framework for large-scale logic mapping in memristor-based LiM systems. Modern computing is increasingly limited not by processing speed, but by the time and energy required to move data between memory and processors. Researchers at UNIST have developed an automated design framework that addresses this challenge by making logic-in-memory (LiM) chips more efficient. Led by Professor Heechun Park of the Department of Electrical Engineering, the team designed a framework that automatically optimizes the placement of logic circuits and data pathways in memristor-based LiM architectures. By enabling more operations to run simultaneously while making better use of limited chip area, the approach reduced the number of computation cycles by nearly 20% compared with existing state-of-the-art methods. Unlike conventional computer chips, LiM architectures perform computation directly where data are stored, reducing costly data movement between memory and processors. This approach helps overcome the memory wall where data transfer limits overall computing performance. The framework determines where computations are performed within a memristor crossbar array and how intermediate results move to the next operation. Unlike previous approaches, it enables computations to proceed in both the horizontal and vertical directions, allowing more operations to run simultaneously while making better use of the available chip area. The framework also reorganizes intermediate data during computation, freeing unused memory cells and reducing wasted space. It then identifies efficient routes for transferring intermediate results between computational blocks, preserving parallel execution even under tight area constraints. In benchmark evaluations, chips designed using the new framework required 19.6% fewer computation cycles than those designed using existing approaches. The framework also successfully mapped every benchmark circuit, including designs that previous methods could not accommodate under the same area constraints, suggesting it can scale to larger LiM systems. “The performance of LiM computing depends not only on the memory device itself, but also on how computations are organized within the array,” said Professor Park. "By arranging operations to maximize parallel execution, our framework improves efficiency while remaning practical under realistic area constraints." The research was conducted by Ikkyum Kim and Minhong Kim as first and second authors, respectively, with Professor Heechun Park serving as the corresponding author. The findings were published online in IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems (IEEE TCAD) on June 2, 2026. The research was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) and the Institute of Information & Communications Technology Planning & Evaluation (IITP). The EDA tool was supported by the IC Design Education Center (IDEC). Journal Reference Ikkyum Kim, Minhong Kim, and Heechun Park, “A Parallelism-Driven, Area-Aware Technology Mapping Framework for Memristive Logic-in-Memory,” IEEE TCAD , (2026).

2026.08.06

  • AI Training
  • Department of Electrical Engineering
  • EE
  • Heechun Park
  • IEEE TCAD
  • Memory Wall
  • Memristive Logic-in-Memory
  • Non-volatile Memory
  • Parallelization
  • Technology Mapping

New Organic Photodetector Improves Polarized Near-Infrared Light Detection

Abstract Near-infrared (NIR) circularly polarized light (CPL) photodetection is of great importance due to its broad application potential in bioimaging, wearable healthcare, optical communication, and advanced optoelectronic systems. In this study, a supramolecular chirality evolution strategy in chiral low-bandgap fused-ring conjugated molecules (LFCs) is presented for high-performance NIR CPL photodetection using Schottky barrier vertical organic field-effect transistors (SB-VOFETs). Halogen substitution combined with thermal annealing drives inversion and amplification of supramolecular chirality in enantiopure LFC thin films. F-substituted LFCs exhibit progressive domain growth and hierarchical ordering with increasing annealing temperature, whereas Cl-substituted LFCs show limited structural evolution above 150°C. These distinct crystallization behaviors directly correlate with chiroptical responses, with F-substituted LFCs achieving a maximum absorption dissymmetry factor (|gabs|) of ∼0.1. When integrated into SB-VOFETs, the optimized chiral films enable highly efficient NIR CPL photodetection, delivering a photocurrent dissymmetry factor (|gph|) of ∼0.1, a specific detectivity of 4.9 × 1011 Jones, an external quantum efficiency exceeding 900%, and a fast response time of ∼600 µs at 850 nm. These metrics represent the highest performance reported for NIR CPL. This study provides design guidelines for advancing high-performance chiral optoelectronic devices through the synergistic integration of atomic substitution, thermal annealing, and device architecture engineering. Near-infrared (NIR) circularly polarized light (CPL) carries information that conventional light cannot, making it valuable for applications ranging from autonomous vehicle sensors and bioimaging to optical security and advanced communications. Detecting this light accurately, however, has remained difficult because the organic semiconductor films used in these devices often lose the molecular order needed to distinguish different polarization states. A research team, led by Professor BongSoo Kim of the Department of Chemistry at UNIST and Professor Joon Hak Oh of Seoul National University has found a way to overcome that limitation. By controlling how chiral organic semiconductor molecules organize within thin films, the researchers significantly improved the films' ability to distinguish between left- and right-handed CPL. When incorporated into a photodetector, the optimized films delivered what the team reports as the highest performance yet achieved for NIR CPL detection. Unlike conventional light detectors, CPL can distinguish between two different polarization states of light. This additional information can reveal not only an object's shape but also properties, such as its surface composition or molecular structure, making the technology valuable for sensing and imaging applications. The researchers achieved the improvement by applying a simple thermal annealing process to thin films made from fluorine-substituted chiral organic semiconductor molecules. Rather than remaining randomly arranged, the molecules reorganized into larger, more ordered crystal domains. This more ordered molecular arrangement strengthened the film's interaction with CPL. As a result, the film's ability to selectively absorb CPL increased more than threefold after annealing at 250°C, with its absorption dissymmetry factor rising from approximately 0.03 to 0.1. Structural analysis confirmed that the annealed films adopted a highly ordered molecular arrangement closely resembling that of single crystals. The researchers also discovered an unexpected effect. As the molecular packing reorganized, the film reversed the polarization it preferentially absorbed, demonstrating that heat treatment could control not only the strength but also the handedness of the material's optical response. By comparison, similar films containing chlorine instead of fluorine showed little structural change above 150°C and exhibited lower polarization selectivity after annealing. To turn these improved optical properties into measurable electrical signals, the team integrated the optimized films into a vertical organic transistor. The device architecture efficiently collected and amplified charges generated by incoming light, allowing the detector to fully capitalize on the improved molecular organization. The resulting photodetector achieved a photocurrent dissymmetry factor of 0.1 at a wavelength of 850 nanometers, demonstrating excellent discrimination between left- and right-handed CPL. It also recorded a specific detectivity of 4.9 × 10¹¹ Jones, an external quantum efficiency of up to 909%, and a response time of less than 600 microseconds—the highest performance reported to date for NIR CPL detectors. “We found that simply controlling how the molecules organize within a thin film can dramatically improve how the materials respond to CPL,” the research team said. “We hope this strategy will help advance next-generation optical sensors and imaging technologies that rely on precise light detection.” Their findings were published online in Advanced Science on June 28, 2026. The research was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) and the Ministry of Science and ICT (MSIT). Journal Reference Jaeyong Ahn, Kwangmin Kim, Sangwook Lee, et al ., “Thermally Driven Supramolecular Chirality Evolution in Low-Bandgap Fused-Ring Conjugated Molecules for High-Performance NIR Circularly Polarized Light Detection,” Adv. Sci., (2026).

2026.08.05

  • Advanced Science
  • Bioimaging
  • BongSoo Kim
  • Chemistry
  • Chirality
  • CPL
  • Department of Chemistry
  • NIR
  • Optical Security

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